Fizycy z całego świata spędzili dziesiątki lat na polowaniu na tzw. neutrino sterylne – czwartą generację neutrin (oprócz neutrina elektronowego, mionowego i taonowego). Neutrino sterylne miałoby być odpowiedzialne za powstawanie ciemnej materii. Dziś są już pewni, że taka cząstka… nie istnieje. 

Neutrino sterylne to hipotetyczna cząstka elementarna należąca do neutrin, czyli cząsteczek o zerowym ładunku elektrycznym i bardzo małej masie. Według niektórych naukowców sterylne neutrino mogłoby  tworzyć ciemną materię. Badacze ci neutrino sterylne traktują jako czwartą generację neutrin (oprócz neutrina elektronowego, mionowego i taonowego). Jego charakterystyczną cechą miałoby być to, że oddziałuje z materią tylko grawitacyjnie.

Oscylacje neutrin teoretycznie mogłyby zamieniać neutrina mionowe w sterylne, co powodowałoby spadek ich liczby w detektorze. Jest to szczególnie prawdopodobne po przejściu wiązki neutrin przez obszar o dużej gęstości materii, taki jak jądro Ziemi. Do badań nad neutrinami sterylnymi zastosowano detektor IceCube znajdujący się na biegunie południowym. IceCube został zbudowany głęboko pod lodem Antarktyki poprzez wprowadzenie tysięcy sferycznych czujników optycznych zwanych digital optical modules (DOMs). Na miejsce jego budowy wybrano Antarktydę, ponieważ jest to miejsce wyjątkowo czyste i wolne od źródeł promieniowania, nic nie powinno więc zakłócać pracy bardzo czułego detektora. Budowa detektora rozpoczęła się w 2004 roku, w 2010 prace dobiegły końca, planuje się, że IceCube będzie działał przez około 20 lat. Jego celem jest prowadzenie obserwacji neutrin przychodzących z półkuli północnej, w zakresie energii od 320 GeV do 20 TeV, w którym spodziewano się zaobserwowanie wyraźnego sygnału w przypadku istnienia neutrin sterylnych. Detektor IceCube  wykrywa ok. 275 neutrinów dziennie i ok. 100 tys. rocznie. Analiza danych z zaobserwowanych dotąd zdarzeń pozwoliła na wykluczenie istnienia neutrin sterylnych w dostępnym obszarze przestrzeni parametrów na poziomie ufności 99%.

Opracowano na podstawie:
IceCube telescope in Antarctica rules out sterile neutrinos

Więcej informacji na temat: 
The IceCube Laboratory

The IceCube Laboratory znajdujący się na terenie Amundsen-Scott South Pole Station na Antarktydzie. Fot. Erik Beiser, IceCube/NSF
Słowa kluczowe (Tagi):