Нейтринная минимальная стандартная модель ( англ. The Neutrino Minimal Standard Model ; также используются сокращения νMSM или nuMSM ) представляет собой расширение Стандартной модели физики элементарных частиц путём добавления трёх (по числу поколений ) правых стерильных (не участвующих в слабых взаимодействиях) нейтрино с массами, не превышающими электрослабого масштаба энергий . Модель была впервые предложена в 2005 году в работе Такэхико Асаки ( яп. 淺賀 岳彦 Asaka Takehiko ) и Михаила Евгеньевича Шапошникова . В данной модели в рамках единого подхода возможно получить разрешение проблем нейтринных осцилляций , тёмной материи и барионной асимметрии Вселенной .

Поиск лёгких стерильных нейтрино

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 .

1. В нейтринном эксперименте с короткой базой LSND ( ) , в котором исследовалось смешивание мюонных антинейтрино и электронных антинейтрино в результате осцилляций , был обнаружен избыток электронных антинейтрино на уровне 3,8 σ 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) , результаты которого в целом согласовались с результатом LSND, однако достигнутая в MiniBooNE чувствительность не позволила однозначно подтвердить или опровергнуть результат LSND.
2. 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 2,9 σ . Этот дефицит также может быть объяснён осцилляциями между электронным нейтрино и стерильным нейтрино с Δm² ~ 1 эВ² .
3. В результате новой оценки потока антинейтрино от реакторов 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 . 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 2,8 σ , получил название "реакторная аномалия". Но дальнейшие эксперименты подставили под сомнение данный эффект .
4. 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 4 σ .

Примечания

Ссылки

• Алексей Понятов // Портал журнала «Наука и жизнь» :: Новости науки и техники, 5 июля 2014
• Михаил Шапошников // ScienceWISE (англ.)
• Mikhail Shaposhnikov (2011) // Physics Beyond the Standard Models of Particles, Cosmology and Astrophysics: pp. 219—228. DOI: (англ.)