Расположенная глубоко под землей в Баксанской нейтринной обсерватории в горах Кавказа в России, завершенная двухзонная галлиевая мишень (слева) содержит внутренний и внешний резервуары с галлием, который облучается источником электронных нейтрино. Предоставлено: А.А.Шихин.

«Результаты очень интересны», — сказал Стив Эллиотт, ведущий аналитик одной из групп, оценивающих данные, и член физического отдела Лос-Аламоса. «Это определенно подтверждает аномалию, которую мы видели в предыдущих экспериментах. Но что это означает, не очевидно. Сейчас есть противоречивые результаты о стерильных нейтрино. Если результаты показывают, что фундаментальная ядерная или атомная физика неправильно понимается, это тоже было бы очень интересно." Среди других членов команды Лос-Аламоса Ральф Массарчик и Инвук Ким.

Более чем в миле под землей в Баксанской нейтринной обсерватории в горах Кавказа в России компания BEST использовала 26 облученных дисков хрома-51, синтетического радиоизотопа хрома и источника электронных нейтрино на 3,4 мегакюри, для облучения внутреннего и внешнего резервуара галлия мягкого, серебристый металл также использовался в предыдущих экспериментах, хотя ранее в установке с одним резервуаром. Реакция между электронными нейтрино от хрома 51 и галлия приводит к образованию изотопа германия 71.

Измеренная скорость производства германия-71 была на 20–24% ниже, чем ожидалось на основе теоретического моделирования. Это несоответствие соответствует аномалии, наблюдаемой в предыдущих экспериментах.

Набор из 26 облученных дисков хрома 51 является источником электронных нейтрино, которые реагируют с галлием и производят германий 71 со скоростью, которую можно сравнить с предсказанной. Предоставлено: А.А.Шихин.

BEST основан на эксперименте с солнечными нейтрино, советско-американском эксперименте с галлием (SAGE), в котором Лос-Аламосская национальная лаборатория внесла основной вклад, начиная с конца 1980-х годов. В этом эксперименте также использовались галлий и нейтринные источники высокой интенсивности. Результаты этого и других экспериментов указывали на дефицит электронных нейтрино — расхождение между предсказанными и фактическими результатами, которое стало известно как «галлиевая аномалия». Интерпретация дефицита может быть свидетельством осцилляции между состояниями электронного нейтрино и стерильного нейтрино.

Та же аномалия повторилась в эксперименте BEST. Возможные объяснения снова включают колебание в стерильное нейтрино. Гипотетическая частица может составлять важную часть темной материи, предполагаемой формы материи, которая, как считается, составляет подавляющее большинство физической вселенной. Однако эта интерпретация может потребовать дополнительной проверки, потому что измерения для каждого резервуара были примерно одинаковыми, хотя и ниже, чем ожидалось.

Другие объяснения аномалии включают возможность неправильного понимания теоретических входных данных для эксперимента — что сама физика требует переработки. Эллиот указывает, что сечение электронного нейтрино никогда не измерялось при этих энергиях. Например, теоретический ввод для измерения поперечного сечения, который трудно подтвердить, — это плотность электронов на атомном ядре.

Методология эксперимента была тщательно пересмотрена, чтобы гарантировать отсутствие ошибок в аспектах исследования, таких как размещение источника излучения или работа системы подсчета. Будущие итерации эксперимента, если они будут проведены, могут включать другой источник излучения с более высокой энергией, более длительным периодом полураспада и чувствительностью к более коротким длинам волн колебаний.