Эксперимент CONUS пока не увидел рассеяния антинейтрино

Немецкие ученые из эксперимента CONUS пока не смогли зарегистрировать упругое когерентное рассеяние реакторных антинейтрино на ядрах атомов германия (Ge). Однако полученный предел на сечение этого взаимодействия не более чем в два раза превосходит предсказание стандартной модели элементарных частиц. Результаты эксперимента представлены в препринте на arXiv.org.

Процесс упругого когерентного рассеяния нейтрино и антинейтрино на ядрах атомов был предсказан около 50 лет назад, но экспериментально его смогли обнаружить лишь недавно. Сечение взаимодействия этого процесса зависит квадратично от числа нейтронов в атомном ядре. Поэтому для тяжелых ядер вероятность такого рассеяния оказывается больше, чем вероятности любых других взаимодействий нейтрино с веществом в области малых энергий — до 50 мегаэлектронвольт. Эта особенность привлекает ученых, которые стремятся создать компактные нейтринные детекторы для прямого контроля ядерных реакторов.

Впрочем, зарегистрировать когерентное рассеяние реакторных антинейтрино все равно достаточно сложно из-за малого переданного импульса от нейтрино к ядрам атомов регистрирующего вещества детектора. На сегодняшний день лишь одна группа исследователей заявила об успешной регистрации этого процесса вблизи ядерного реактора в эксперименте Dresden-II. Однако их измерения были подвергнуты критике в профильном сообществе, а новые данные эксперимента CONUS напрямую им противоречат.

Теперь ученые под руководством Манфреда Линднера (Manfred Lindner) из Института ядерной физики Общества Макса Планка представили результаты эксперимента CONUS после обработки данных всей набранной статистики вблизи реактора атомной электростанции Брокдорф. Физики не обнаружили превышения скорости счета детектора во время работы реактора по сравнению с периодом времени, когда реактор был остановлен. Согласно расчетам ученых это означает, что детектор мог зарегистрировать не более 143 событий от упругого когерентного рассеяния антинейтрино на ядрах атомов на 90 процентном доверительном уровне. Этот предел превышает теоретическое предсказание в 91 взаимодействие не более чем в два раза. Это на порядок ближе к теоретическому значению, чем предыдущий результат этого эксперимента.

Физики отмечают, что если воспользоваться данными эксперимента Dresden-II и сформировать теоретическое предсказание на их основе, то эксперимент CONUS должен был бы зарегистрировать около 645 событий, что значительно превышает полученный предел. Такое крупное несоответствие ставит под сомнение результаты эксперимента Dresden-II.

В настоящее время ученые перенесли эксперимент CONUS на атомную электростанцию Лайбштадт из-за закрытия электростанции Брокдорф. Детектор уже начал набирать экспериментальные данные, что должно позволить в ближайшие годы достоверно зарегистрировать упругое когерентное рассеяние реакторных антинейтрино на ядрах атомов германия.

Это не первый раз, когда опровергаются уже опубликованные результаты в высокорейтинговых журналах. Наиболее яркий пример последнего времени — отзыв двух статей по комнатной сверхпроводимости одного и того же ученого из журнала Nature.