Результаты экспериментов по изучению нейтринных осцилляций в целом хорошо описываются схемой с тремя слабовзаимодействующими нейтрино. Однако несколько так называемых нейтринных аномалий не находят объяснения в рамках такого подхода и, возможно, указывают на существование по крайней мере ещё одного, дополнительного, нейтринного состояния (стерильного нейтрино) с массой ~ 1 эВ[3].
В нейтринном эксперименте с короткой базой LSND (Liquid Scintillator Neutrino Detector[англ.])[4], в котором исследовалось смешивание мюонных антинейтрино и электронных антинейтрино в результате осцилляций, был обнаружен избыток электронных антинейтрино на уровне 3,8σ для величины отношения базы эксперимента L к энергии нейтрино E/L ~ 1 эВ². Проверка этого эффекта проводилась в эксперименте MiniBooNE (англ.Mini Booster Neutrino Experiment) (Иллинойс, США)[5], результаты которого в целом согласовались с результатом LSND, однако достигнутая в MiniBooNE чувствительность не позволила однозначно подтвердить или опровергнуть результат LSND.
При измерениях с искусственными источниками нейтрино в экспериментах SAGE (Soviet-American Gallium Experiment на Баксанской нейтринной обсерватории) и GALLEX (Gallium Experiment в Национальной лаборатории Гран-Сассо) число зарегистрированных событий оказалось меньше ожидаемого. Статистическая значимость эффекта ("галлиевая аномалия”) составила около 2,9σ. Этот дефицит также может быть объяснён осцилляциями между электронным нейтрино и стерильным нейтрино с Δm² ~ 1 эВ²[6][7].
В результате новой оценки потока антинейтрино от реакторов[8] получено, что величина этого потока примерно на 3 % больше предыдущего значения, используемого в течение длительного времени в реакторных экспериментах. Это привело к тому, что потоки нейтрино, измеренные в разных экспериментах на расстояниях ≤ 100 м от активной зоны реактора, оказались меньше потоков, определённых для этих расстояний на основе работы[8]. Такое расхождение между предсказанным и измеренным потоками антинейтрино могло бы быть объяснено исчезновением антинейтрино из-за осцилляций с Δm² ~ 1 эВ². Этот эффект, статистическая значимость которого составила 2,8σ, получил название "реакторная аномалия". Но дальнейшие эксперименты подставили под сомнение данный эффект[3].
Новый нейтринный эксперимент BEST (англ.Baksan Experiment on Sterile Transitions), начатый в 2019 году на Баксанской нейтринной обсерватории и направленный на обнаружение предполагаемых нейтринных осцилляций между электронными и стерильными нейтрино по предварительным результатам подтверждает эффект. По состоянию на осень 2021 года со статистической достоверностью приближающейся к 4σ[9].
Эксперимент Neutrino-4, начатый в 2014 году с моделью детектора [10] и продолженный с полномасштабным детектором в 2016–2021 годах, получил результат прямого наблюдения эффекта осцилляций в области параметров Δm2 14 = (7.3 ± 0.13st ± 1.16syst) эВ2 and sin22θ14 = 0.36 ± 0.12stat (2.9σ).[11]
Примечания
↑T. Asaka and M. Shaposhnikov. The νMSM, Dark Matter and Baryon Asymmetry of the Universe (англ.) // Physics Letters B : journal. — 2005. — Vol. 620, no. 1—2. — P. 17—26. — doi:10.1016/j.physletb.2005.06.020.
↑A.P. Serebrov; et al. (2014). On the Possibility of Performing an Experiment in the Search for a Sterile Neutrino. Technical Physics Letters. 40: 456–459. doi:10.1134/S106378501406011X.
↑A.P. Serebrov; et al. (2022). The Experiment Neutrino-4 on the Search for Sterile Neutrino at SM-3 Reactor. Moscow University Physics Bulletin. 77: 401–406. doi:10.3103/S0027134922020904.
