Dalibor Zivotic/Shutterstock Med en masse tæt på nul og ingen elektrisk ladning kaldes den subatomare partikel a neutrino er så svært at opdage, at fysikere omtaler det som en spøgelsespartikel .
Men dens undvigelighed er intet sammenlignet med en endnu mærkeligere type spøgelsespartikel, der antages at eksistere -steril neutrino. Indtil videre er alle bestræbelser på at finde sterile neutrinoer er kommet tomhændet op, og har forskere netop meddelt at det seneste forsøg ikke er anderledes.
Det er fristende at opgive håbet, men at bevise, at den sterile neutrino faktisk eksisterer, kan fundamentalt ændre fysikken og hvordan vi ser universet, så det er i det mindste endnu et skud værd.
Fysikere fra Institut for Grundvidenskab i Sydkorea oprettede Neutrino Experiment for Oscillation at Short Baseline (NEOS) for at se, om de kunne udvælge sterile neutrinoer fra stormen af partikler, der udsendes fra kernen af Hanbit Nuclear Reactor Power Plant i byen Yeonggwang.
Neutrinoer er ikke tilnavnet spøgelser for ingenting - selvom de tilhører den samme familie af partikler som elektroner, bærer de ikke en elektrisk ladning.
Det betyder, at den eneste måde neutrinoer kan interagere med andre partikler på er ved hjælp af tyngdekraften og svag atomkraft .
Siden deresmassen er så lille, mente man engang at det var nul, er den eneste praktiske måde at opdage dem på at vente, indtil man slår ind i en proton eller en neutron i et atoms kerne og forårsager en reaktion.
Mens der er utallige antal neutrinoer udstødt fra nukleare reaktioner inde i vores sol og fjerne stjerner, med bogstaveligt talt milliarder af disse ting passerer gennem dig hvert sekund, stort set ingen af dem holder engang pause på vejen igennem.
For at få øje på en neutrino ude i rummet går fysikere stort ved at bruge gigantiske underjordiske tanke med vand omgivet af fotodetektorer, der kan registrere de sjældne glimt af stråling udsendes, når neutrinoen kolliderer med en af de subatomare partikler i vandet og får den til at frigive en elektron.
Tilbage i 1960'erne fandt fysikere ud af, at neutrinoer findes i tre former, eller 'smag' - elektronneutrinoer, tau-neutrinoer og myon-neutrinoer.
Eksperimenter med neutrinoer, der strømmede ud af Solen, fulgte hurtigt efter deres opdagelse, men tallene stemte ikke helt overens med modellerne - halvdelen til to tredjedele af neutrinoerne med elektronsmag så ud til at mangle.
Som om neutrinoer ikke var luskede nok, det blev senere fundet at neutrinoer skifter smag midt under flyvningen, hvilket forklarer, hvor de manglende elektronneutrinoer blev af.
Forskning ved Los Alamos i 1990'erne opdagede også noget lidt usædvanligt i neutrinoens svingninger, som antydede muligheden for en neutrino, vi helt manglede.
En anden eksperiment i 2011 også opdaget et muligt hul i deres resultater, med ca 7 procent færre neutrinoer målt end forudsagt, hvilket antyder en fjerde smag.
Teknisk set for neutrinoer at har ingen gebyr , beregner fysikere, at der ikke burde være mere plads til nogen anden smag af neutrino ... medmindre de opførte sig lidt anderledes.
Elektron-, myon- og tau-neutrinoer er, hvad der beskrives som venstrehåndede, hvilket er et træk ved deres vinkelmomentum . Andre partikler af denne art har en højrehåndsform, så det er naturligt at antage, at neutrinoer også ville.
Et andet træk ved denne mystiske hypotetiske neutrino er dens fuldstændige mangel på interaktion med den svage kernekraft, hvilket gør den effektivt 'steril'.
Så hvis 'aktive' neutrinoer er spøgelser, er den sterile neutrino, hvad spøgelser bliver til, når de dør.
Opmuntret af disse resultater satte NEOS-forskerne en lille elektronneutrino-detektor op bag en tyk væg af bly, der afskærmede kun 24 meter (8 fod) fra den radioaktive kerne, i håb om at opdage et mønster blandt de 5 x 10^20 neutrinoer, der strømmede ud. af reaktoren hvert sekund.
Institut for Grundvidenskab
Efter at have sammenlignet deres resultater med teoretiske beregninger og tal fra andre eksperimenter, formåede NEOS ikke at levere konkret bevis for den sterile neutrinos eksistens.
Ikke at eksperimentet i sig selv var spild af tid – for det første fandt de et mærkeligt 'bump' i deres data, der markerede, hvad der kunne være en uventet overflod af neutrinoer ved en energi på 5 MeV, selvom betydningen af denne stigning er endnu ikke bekræftet.
Resultaterne sætter også nye grænser for søgningen af partiklen, hvilket begrænser de svingninger, der gør elektronneutrinoer til en steril smag.
Sterile neutrinoer er blevet forudsagt være lige så massiv som hele 10^15 GeV, eller så let som kun 1 eV, med en hypotetisk tung version, der engang blev betragtet som en konkurrent til mørkt stof , noget der udgør 80 procent af universet og alligevel unddrager sig identifikation.
Anforsøg på at få øje på tegnaf sterile neutrinoer på Sydpolens IceCube Neutrino Observatory sidste år konkluderede, at de er ' næsten sikker ' partiklen eksisterer ikke.
Andre eksperimenter i Kina og et projekt kaldet MINOS på Fermi National Accelerator Laboratory i USA har heller ikke fundet noget.
Ikke at holdet bag NEOS giver op så let.
'Disse resultater betyder ikke, at sterile neutrinoer ikke eksisterer, men at de er mere udfordrende at finde, end hvad man tidligere troede,' sagde forsker Oh When .
For hvis det er én ting, du skal bruge for at fange et spøgelse, så er det tålmodighed og en sund portion optimisme.
Denne forskning blev offentliggjort i Fysiske anmeldelsesbreve .