Горизонтальная ось показывает ординарный логарифм отношения квадрата разности масс нейтрино, а вертикальная ось показывает их распределение вероятностей. Каждая гистограмма представляет собой распределение вероятностей для качающихся механизмов соответствующего цвета. Вертикальные красные и синие линии представляют собой экспериментальные значения (ошибки 1σ и 3σ) обыкновенного логарифма отношения разности квадратов масс нейтрино. Распределение вероятностей для качающейся модели со случайными матрицами Дирака и Майораны, выделенными оранжевым цветом, имеет наибольшую вероятность воспроизведения экспериментального значения.
Авторы и права: Наоюки Хаба, Столичный университет Осаки.

Когда любая материя делится на все меньшие и меньшие кусочки, в конце концов все, что у вас остается — когда ее уже нельзя разделить дальше — это частица. В настоящее время известно 12 различных элементарных частиц, которые, в свою очередь, состоят из кварков и лептонов, каждая из которых имеет шесть различных ароматов. Эти ароматы сгруппированы в три поколения — каждое с одним заряженным и одним нейтральным лептоном — для формирования различных частиц, включая электроны, мюоны и тау-нейтрино. В Стандартной модели массы трех поколений нейтрино представлены матрицей три на три.

Исследовательская группа под руководством профессора Наоюки Хаба из Высшей школы науки Осакского столичного университета проанализировала совокупность лептонов, составляющих массовую матрицу нейтрино. Известно, что нейтрино имеют меньшую разницу в массе между поколениями, чем другие элементарные частицы, поэтому исследовательская группа посчитала, что массы нейтрино между поколениями примерно равны. Они проанализировали массовую матрицу нейтрино, назначив случайным образом каждый элемент матрицы. Теоретически они показали, используя модель матрицы случайных масс, что смеси лептонных ароматов велики. Их выводы были опубликованы в журнале Progress of Theoretical and Experimental Physics.

«Выяснение свойств элементарных частиц ведет к исследованию Вселенной и, в конечном счете, к великой теме того, откуда мы пришли», — пояснил профессор Хаба. «Помимо оставшихся загадок Стандартной модели существует целый новый мир физики».

Изучив массовую анархию нейтрино в моделях Дирака нейтрино, качели, двойные качели, исследователи обнаружили, что подход анархии требует, чтобы мера матрицы подчинялась распределению Гаусса. Рассмотрев несколько моделей массы легких нейтрино, где матрица состоит из произведения нескольких случайных матриц, исследовательская группа смогла доказать, насколько это было возможно на данном этапе, почему расчет квадрата разности масс нейтрино наиболее близок к с экспериментальными результатами в случае качающейся модели со случайными матрицами Дирака и Майораны.

«В этом исследовании мы показали, что иерархию масс нейтрино можно математически объяснить с помощью теории случайных матриц. Однако это доказательство не является математически полным, и ожидается, что оно будет строго доказано по мере дальнейшего развития теории случайных матриц», — сказал профессор Хаба. «В будущем мы продолжим нашу задачу по выяснению трехпоколенческой копии структуры элементарных частиц, основная природа которой до сих пор полностью неизвестна как теоретически, так и экспериментально».