Диаграммы для заряженных (слева) и нейтральных (справа) токовых нейтрино-нуклонных взаимодействий. Сохранение энергии требует Eν= Eℓ+ EN. Течение времени слева направо.
Предоставлено : The European Physical Journal Plus DOI: 10.1140/epjp/s13360-022-02792-7

Изучение высокоэнергетического нейтрино, которое наблюдалось нейтринной обсерваторией IceCube на Южном полюсе и которое, как полагают, имеет межгалактическое происхождение, дало некоторую интригующую «новую физику» за пределами Стандартной модели.

Считается, что субатомные частицы, называемые нейтрино, распространены повсеместно во Вселенной, но их очень трудно обнаружить. Теперь марокканский астрофизик Салах Эддин Эннадифи и его коллеги опубликовали статью в The European Physical Journal Plus, в которой описывается первое известное наблюдение межгалактических высокоэнергетических нейтрино и исследуется новая физика, связанная с нейтрино, за пределами Стандартной модели физики элементарных частиц.

Нейтрино — загадочные частицы; они во многом похожи на электроны, но не имеют ни заряда, ни массы или имеют очень маленькую массу. В качестве источников нейтрино ученые предлагали множество астрофизических тел, но изучены только два таких источника: наше Солнце и одна сверхновая (Supernova, 1987A).

Взаимодействия нейтрино редки и могут наблюдаться только в большом объеме прозрачного материала, что на практике означает воду или лед. Нейтринная обсерватория (или телескоп) IceCube на Южном полюсе состоит из кубического километра прозрачного, чистого и стабильного льда, который действует как детектор нейтрино. Эннадифи и его коллеги из Университета Мохаммеда V в Рабате, Марокко, являются членами международного сообщества IceCube Collaboration.

В этой статье Эннадифи и его коллеги сообщают об обнаружении телескопом IceCube высокоэнергетического нейтрино, связанного с астрофизическим объектом, называемым блазаром (квазаром с релятивистской струей). Считается, что его энергия составляет около 300 ТэВ (300 триллионов электрон-вольт), а связанный с ним блазар находится примерно в 4 миллиардах световых лет от Земли. Если это так, то это соответствует определению «истинно астрофизического нейтрино».

Нейтрино высоких энергий, подобные этому, хотя и очень редки, являются полезными инструментами для изучения так называемой «новой физики» за пределами Стандартной модели. Исследователи смогли дать ему расчетную массу, которая сама по себе выходит за рамки Стандартной модели, поскольку включает только безмассовые нейтрино. Они пришли к выводу, что нейтрино высоких энергий из космических источников, вероятно, приведут к более «удивительным» открытиям и к нашему дальнейшему пересмотру нашего понимания сил природы.