 |
Еженедельник Объединенного института ядерных исследований (Электронная версия с 1997 года) |
№ 9 (4049) от 4 марта 2011:
Горизонты научного поиска
Еще раз о нейтринных осцилляциях
24 февраля в конференц-зале ЛЯП состоялся семинар на тему об осцилляциях нейтрино. Первый доклад, под названием "Осцилляции нейтрино в квантовой теории поля с релятивистскими волновыми пакетами", был представлен Д.В.Наумовым.
Докладчик рассказал о некоторых результатах исследований, выполненных совместно с В.А.Наумовым и опубликованных в двух работах в 2010 году. Суть этого доклада состояла в следующем. Несмотря на то, что на сегодняшний день очевиден огромный экспериментальный прогресс в исследованиях масс и параметров смешивания нейтрино, анализ данных проводится в рамках квантово-механической (КМ) теории осцилляций нейтрино. В последние годы многие авторы указывали на неполноту и противоречивость этой теории. Одним из основных недостатков КМ теории, по мнению авторов, является то, что в этом подходе не учитываются процессы рождения и детектирования нейтрино, а это приводит к неминуемым противоречиям.
В представленных работах была предпринята попытка построить теорию, свободную от таких недостатков. Для этого авторы в рамках квантовой теории поля (КТП) разработали теорию релятивистских волновых пакетов, которые подходят для описания начальных и конечных состояний частиц в S-матричной теории рассеяния. В таком подходе нейтринные осцилляции - это не взаимное превращение нейтрино, а эффект интерференции макроскопических диаграмм, описывающих рождение, распространение и регистрацию нейтрино. Аналогичный подход может быть использован и для описания осцилляций нейтральных каонов, очарованных мезонов и других систем.
В результате авторы показали, что используемая сегодня КМ формула для нейтринных осцилляций имеет ограниченную область применения, которая, однако, включает в себя большую часть современных экспериментов. Полученная в обсуждаемых работах новая формула для вероятности нейтринных "осцилляций" содержит в себе эффекты затухания осцилляций, а также зависимость от временных интервалов работы источника и детектора.
Экспериментами, в которых может быть обнаружено отличие КМ от КТП подхода, являются эксперименты с нейтрино от ускорителей с короткими временными интервалами пучков нейтрино, а также нейтрино от радиоактивных источников с узкими энергетическими линиями.
Предполагается, что, выполнив измерения на разных расстояниях от источника, можно будет измерить ширину волновой функции нейтрино и обнаружить эффект подавления осцилляций.
Во втором докладе, представленном А.Г.Ольшевским (авторы В.Г.Егоров и А.Г.Ольшевский), сообщались подробности прошедшего недавно в Мюнхене Рабочего совещания по стерильным нейтрино и реакторной (анти) нейтринной аномалии". Последняя тема уже освещалась в нашей газете (№ 7-8, 2011) в связи с празднованием дня науки в ЛЯП. Докладчик напомнил аудитории о некоторых аномалиях, наблюдавшихся в экспериментах LSND, MiniBooNE, MINOS, а также о новом теоретическом расчете спектров реакторных нейтрино (Th. A.Mueller и др). В результате новых расчетов средний поток антинейтрино от реакторов теперь оценивается примерно на 3 процента больше, чем раньше. В экспериментах с реакторными антинейтрино и прежде наблюдали небольшой дефицит событий по сравнению с предсказаниями предыдущего расчета на уровне 2-3 процентов. С учетом результатов новых расчетов дефицит вырос до 5-6 с ошибкой 2-3 процента. Авторы нового расчета назвали это противоречие "реакторной аномалией". В качестве одного из возможных объяснений была предложена гипотеза об осцилляциях в стерильное нейтрино. В обсуждаемых работах были проанализированы все реакторные эксперименты с детектором, находящимся на малом расстоянии от реактора, а также учтены другие "аномальные" измерения, такие как калибровочные измерения в экспериментах GALLEX, SAGE, и результаты эксперимента MiniBooNE. Гипотеза осцилляций в стерильные нейтрино удовлетворительно описывает эти данные, однако не вполне согласуется с данными LSND. Таким образом, точку в этой проблеме ставить еще рано. Наиболее интересной, конечно, является возможность экспериментальной проверки предложенной гипотезы и, в частности, подтверждения существования самой аномалии. Именно поэтому заключительная часть доклада А.Г.Ольшевского была посвящена новым предложениям по изучению "реакторной аномалии". Одним из перспективных предложений может быть проведение измерений потоков и спектров нейтрино от исследовательских реакторов и реакторов атомных электростанций. Такие детекторы сейчас создаются как в зарубежных научных центрах, так и в ЛЯП ОИЯИ совместно с группой из ИТЭФ (проект DANSS). Таким образом, уже в ближайшее время можно будет выполнить эти новые интересные измерения.
Материал подготовили Александр ОЛЬШЕВСКИЙ, Дмитрий НАУМОВ.
