W ramach eksperymentu Conus+ przeprowadzonego w elektrowni jądrowej Leibstadt w Szwajcarii naukowcom udało się wykryć kilkaset ulotnych antyneutrin za pomocą detektora germanowego, którego masa to zaledwie trzy kilogramy. To ogromny postęp w tej dziedzinie, bowiem dowodzi, że tak niewielkie urządzenie jest w stanie skutecznie monitorować aktywność reaktorów jądrowych oraz prowadzić szeroko zakrojone badania podstawowe dotyczące natury otaczającej nas rzeczywistości.
Neutrina, trudno cząstki subatomowe, bez problemu omijają materię zwyczajną, praktycznie nie wchodząc w nią żadne interakcje. To sprawia, że z jednej strony z definicji niezwykle trudno wykryć, a z drugiej, że doskonale nadają się do badania wewnętrznych mechanizmów biorących udział w procesach jądrowych. W ramach opisywanego tutaj eksperymentu naukowcy wykorzystali mały detektor germanowy, którego zadaniem miało być wykrywanie antyneutrin emitowanych w rdzeniu reaktora jądrowego. Efekty pracy tego niepozornego urządzenia przerosły oczekiwania. Okazało się bowiem, że w ciągu 119 dni pracy, detektorowi udało się zidentyfikować aż 400 antyneutrin.
Czytaj także: Anomalia doprowadziła do wykrycia nowej cząstki. Wielkie doniesienia ze świata fizyki
Założeniem projektu Conus+ było obserwowanie określonego typu oddziaływania neutrin znanego jako koherentne elastyczne rozpraszanie neutrino-jądro (CEνNS). Mowa tutaj zatem o oddziaływaniu, w którym neutrino zderza się z jądrem atomu, powodując nieznaczne odepchnięcie całego jądra atomowego. Te zdarzenia, choć subtelne, generują silniejsze sygnały niż jakiekolwiek inne oddziaływania neutrin. Badacze realizujący projekt Conus+ osiągnęli istotny sukces kiedy okazało się, że sygnał neutrina obarczony był istotnością statystyczną rzędu 3,7 sigma.
Wartość sigma reprezentuje stopień, w jakim wynik odbiega od hipotezy zerowej, która oznacza brak rzeczywistego efektu. Sigma=1 wskazuje na wysokie prawdopodobieństwo, że zaobserwowany wynik jest jedynie losową fluktuacją. Jednak w eksperymencie Conus+ wartość 3,7 sigma oznacza, że prawdopodobieństwo tego, że wykryty sygnał neutrin jest efektem przypadku, jest wysoce nieprawdopodobne. Ten poziom istotności statystycznej wzmacnia znaczenie wyników uzyskiwanych przez opisywany detektor oraz pewność co do realizowanych za jego pomocą detekcji.
Czytaj także: Takiego neutrina nie widzieliśmy jeszcze nigdy. Rekordowa energia
Co równie ważne, wyniki uzyskane za pomocą detektora zgodne są z Modelem Standardowym fizyki cząstek elementarnych. Wszystkie wcześniejsze eksperymenty wykorzystujące podobne techniki dawały wyniki sprzeczne z modelem standardowym, co powodowało sceptycyzm w środowisku naukowym co do wykorzystania małych detektorów.
Sukces eksperymentu Conus+ w wykrywaniu strumienia antyneutrin zgodnego z przewidywaniami Modelu Standardowego stanowi kluczowe potwierdzenie podstaw teoretycznych, a tym samym wzmacnia zaufanie do metodologii eksperymentalnej. Fakt, że obserwowana szybkość produkcji antyneutrin ściśle odpowiada oczekiwaniom teoretycznym, jest znaczącym krokiem naprzód. Ta spójność wzmacnia ważność Modelu Standardowego w opisie tych unikalnych interakcji.