حدد علماء في تجربة MicroBooNE في مختبر فيرملاب أن النيوترينو المعقم الذي افترض بوجوده منذ زمن طويل غير موجود، بناءً على قياسات دقيقة لسلوك النيوترينو. النتائج المنشورة في مجلة Nature تظهر أن النيوترينو يتصرف كما هو متوقع دون دليل على نوع رابع، مما يغلق نظرية عمرها عقود. يمهد هذا النتيجة الطريق لتحقيقات جديدة وتجارب متقدمة مثل DUNE.
لعقود، سعى الفيزيائيون لشرح سلوكيات نيوترينو محيرة تحدت النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. تشوهات ملاحظة في تجارب مثل كاشف نيوترينو السائل الوميضي (LSND) في التسعينيات وMiniBooNE في فيرملاب أشارت إلى إمكانية وجود نيوترينو معقم — نوع رابع افتراضي يتفاعل بشكل مختلف عن نيوترينو الإلكترون والميون والتاو المعروفين. «أكثر التفسيرات شعبية لهذه التشوهات خلال الـ30 عاماً الماضية كان نيوترينو معقم افتراضي»، قال جاستن إيفانز، أستاذ في جامعة مانشستر ومتحدث مشترك لـMicroBooNE. لاختبار هذه الفكرة، عملت تجربة MicroBooNE من 2015 إلى 2021 في فيرملاب، باستخدام غرفة إسقاط زمنية أرجون سائل لالتقاط تفاعلات النيوترينو بالتفصيل. أنتج الباحثون نيوترينو ميون وبحثوا عن ظهور غير متوقع لنيوترينو إلكترون، مما يشير إلى تورط نيوترينو معقم. بدلاً من ذلك، تطابقت البيانات مع تنبؤات نموذج الثلاث نكهات، دون زيادة في نيوترينو الإلكترون. «النيوترينو هي جسيمات أساسية خفية صعبة الكشف تجريبياً، لكنها من أكثر الجسيمات وفرة في الكون»، شرح ديفيد كاراتيلي، أستاذ مساعد فيزياء في جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا ومنسق الفيزياء للتحليل. النتائج، التي تبني على ورقة بحثية في 2025 في Physical Review Letters، تستبعد فعلياً فرضية النيوترينو المعقم. يمثل هذا التطور تحولاً في أبحاث النيوترينو. بينما تظل التشوهات الأصلية غير مفسرة، يفكر العلماء الآن في بدائل مثل الفوتونات المعرفة خطأ أو فيزياء جديدة. عززت تقنيات MicroBooNE التحضيرات لتجربة النيوترينو تحت الأرض العميق (DUNE) في داكوتا الجنوبية، التي ستستكشف أسئلة أعمق مثل عدم التماثل بين المادة والمادة المضادة. «واحدة من الأمور الرئيسية التي فعلتها MicroBooNE هي منحنا الثقة جميعاً وتعليمنا كيفية استخدام هذه التكنولوجيا لقياس النيوترينو بدقة عالية»، لاحظ كاراتيلي. دعم العمل وزارة الطاقة الأمريكية ومؤسسة العلوم الوطنية.