Fizikams tai buvo tarsi išminties akmuo: dalelė, kuri turėjo pakeisti visatą, pasirodo, niekada neegzistavo

Dešimt metų kruopščių matavimų, šimtai geriausių pasaulio protų, milijoninės investicijos ir vienas milžiniškas klaustukas. Fizikai sekė pėdsakais dalelės vaiduoklio, kuri turėjo paaiškinti visatos keistenybes ir atverti duris į „Naująją fiziką“. Tai turėjo būti proveržis, prilygstantis Higso bozono atradimui. Tačiau finalas pribloškė visus – pagrindinis įtariamasis greičiausiai buvo tik iliuzija.

Mokslo pasaulyje dažnai girdime apie „Eureka!“ akimirkas. Tačiau kartais didžiausias atradimas yra suvokimas, kad dešimtmetį ieškojome to, ko nėra. Būtent tai nutiko prestižinėje Fermio nacionalinėje greitintuvo laboratorijoje (Fermilab) JAV.

Dešimtmetis trukusi medžioklė be laimikio

Įsivaizduokite, kad dešimt metų statote spąstus nematomam žvėriui, kurio pėdsakus, atrodo, matote sniege. Būtent taip jautėsi tarptautinė fizikų bendruomenė.

Viskas prasidėjo nuo keistų anomalijų. Ankstesni eksperimentai rodė, kad neutrinai – vienos paslaptingiausių visatos dalelių – elgiasi ne pagal taisykles. Jie atsiradavo ten, kur neturėjo būti, ir dingdavo be pėdsakų. Mokslininkai iškėlė drąsią hipotezę: egzistuoja ketvirtasis neutrinų tipas, vadinamasis sterilusis neutrinas.

Ši hipotezė buvo tokia įtikinama ir taip gražiai užpildė fizikos teorijos spragas, kad jai patvirtinti arba paneigti buvo sukurtas specialus „MicroBooNE“ eksperimentas. Tai buvo milžiniškas skysto argono detektorius, skirtas sugauti šią dalelę „nusikaltimo vietoje“.

Kodėl ši dalelė buvo tokia svarbi? „Naujosios fizikos“ viltis

Norint suprasti nusivylimo mastą, reikia suprasti, kas pastatyta ant kortos.

Dabartinė fizika remiasi vadinamuoju Standartiniu modeliu. Tai tarsi visatos taisyklių knyga. Ji puikiai veikia, tačiau turi didelių skylių:

• Ji nepaaiškina tamsiosios materijos (kuri sudaro didžiąją visatos dalį).
• Ji nepaaiškina tamsiosios energijos.
• Ji nesuderinama su gravitacija.

Fizikai desperatiškai ieško kažko, kas išeitų už šio modelio ribų. Sterilusis neutrinas buvo tobulas kandidatas. Jis turėjo būti dalelė, kuri su mūsų įprasta materija nesąveikauja beveik niekaip, išskyrus per gravitaciją (todėl ir vadinamas „steriliu“). Jo atradimas būtų reiškęs revoliuciją ir pirmąjį žingsnį į visiškai naują realybės suvokimą.

i

Nuosprendis: 95 proc. tikimybė, kad tai buvo miražas

Tačiau realybė smogė negailestingai. Prestižiniame žurnale „Nature“ paskelbti „MicroBooNE“ rezultatai yra negailestingi.

Mokslininkai išanalizavo duomenis, surinktus per daugybę metų, tirdami neutrinus iš dviejų skirtingų šaltinių. Tikslas buvo paprastas: rasti įrodymų, kad sterilusis neutrinas egzistuoja.

Atsakymas? Ne.

Analizė 95 procentų tikimybe atmetė šios dalelės egzistavimą tirtuose parametruose. Anomalijos, kurias mokslininkai matė anksčiau, greičiausiai turi kitą paaiškinimą, o ne paslaptingąją „dalelę gelbėtoją“.

Tai nėra nesėkmė – tai kelio pabaiga klystkeliui

Nors iš pirmo žvilgsnio tai atrodo kaip didžiulė nesėkmė, mokslo pasaulyje tai vertinama kitaip. Paneigti klaidingą teoriją yra taip pat svarbu, kaip ir patvirtinti teisingą.

„Galbūt atmetėme rimtą įtariamąjį, bet tai nereiškia, kad paslaptis išspręsta“, – situaciją komentavo dr. Andrew Mastbaumas iš Ratgerso universiteto, vienas iš „MicroBooNE“ vadovų.

Sterilaus neutrino „nužudymas“ leidžia fizikams nebešvaistyti laiko klaidinga kryptimi ir susitelkti į kitas teorijas. Tai susiaurina paieškos lauką. Mes vis dar nežinome, kas sudaro tamsiąją materiją, bet dabar bent jau žinome, kas jos nesudaro.

Kas toliau? Paslaptis išlieka

Tai, kad sterilaus neutrino nėra, nepanaikina fakto, jog neutrinai elgiasi keistai. Anomalijos niekur nedingo – tiesiog dabar joms reikės ieškoti naujo, dar egzotiškesnio paaiškinimo.

„MicroBooNE“ detektorius atliko savo darbą tobulai. Jo dėka sukurti analizės metodai ir kompiuteriniai modeliai bus naudojami ateities projektuose, tokiuose kaip milžiniškas DUNE eksperimentas. Fizikai nepasiduoda – jie tiesiog verčia naują puslapį.

Kaip sakoma moksle: neigiamas rezultatas – irgi rezultatas. Ir kartais, norint rasti tiesą, reikia atmesti pačią gražiausią ir patogiausią melo versiją.

Šaltiniai:

• https://geekweek.interia.pl/nauka/news-dla-fizykow-byla-jak-kamien-filozoficzny-czastka-ktora-miala,nId,22500234
• Rutgerso universitetas

Publikacija: P. Abratenko ir kt., Lengvųjų sterilių neutrinų paieška dviem neutrinų spinduliais „MicroBooNE“ centre, „Nature 2025“.