Tim internasional fisikawan, termasuk peneliti Rutgers, menyimpulkan bahwa jenis neutrino keempat yang dihipotesiskan, dikenal sebagai neutrino steril, kemungkinan tidak ada. Menggunakan eksperimen MicroBooNE di Fermilab, mereka menganalisis data dari dua sinar neutrino selama sepuluh tahun dan tidak menemukan bukti dengan kepastian 95%. Temuan, yang diterbitkan di Nature, menantang penjelasan sebelumnya untuk perilaku neutrino yang tidak biasa.
Eksperimen MicroBooNE, yang dilakukan di Fermi National Accelerator Laboratory Departemen Energi AS di Batavia, Illinois, menggunakan detektor argón cair besar untuk melacak interaksi neutrino. Neutrino, partikel kecil yang melintasi materi dengan interaksi minimal, hadir dalam tiga rasa yang diketahui—elektron, muon, dan tau—menurut Model Standar fisika partikel. Ini dapat berosilasi, atau berubah jenis, selama perjalanan.
Pengamatan sebelumnya terhadap anomali neutrino mendorong ilmuwan mengusulkan neutrino steril, yang hanya berinteraksi melalui gravitasi dan menghindari deteksi standar. Untuk menguji ini, tim MicroBooNE mengumpulkan data dari dua sinar: satu dari sumber Booster dan satu lagi dari sinar NuMI (Neutrinos from the Main Injector). Setelah satu dekade pengukuran, mereka tidak mendeteksi tanda-tanda produksi atau osilasi neutrino steril, secara efektif menolak hipotesis ini pada tingkat kepercayaan 95%.
Andrew Mastbaum, profesor associate fisika di Universitas Rutgers dan anggota kepemimpinan MicroBooNE, menyoroti implikasinya. "Hasil ini akan memicu ide-ide inovatif di seluruh penelitian neutrino untuk memahami apa yang sebenarnya terjadi," katanya. "Kita bisa menolak tersangka besar, tapi itu tidak sepenuhnya menyelesaikan misteri."
Mahasiswa pascasarjana Rutgers berkontribusi secara signifikan: Panagiotis Englezos mengelola pemrosesan data dan simulasi, sementara Keng Lin memvalidasi fluks neutrino sinar NuMI. Mastbaum mengkoordinasikan alat analisis, mengatasi ketidakpastian sistematis seperti interaksi neutrino-nukleus dan respons detektor.
Penemuan ini mempersempit pencarian fisika di luar Model Standar, yang gagal menjelaskan materi gelap, energi gelap, dan gravitasi. Ini juga menyempurnakan teknik deteksi argón cair untuk proyek mendatang seperti Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Seperti yang dicatat Mastbaum, "Dengan pemodelan hati-hati dan pendekatan analisis cerdas, tim MicroBooNE telah memeras jumlah informasi luar biasa dari detektor ini." Metode ini akan menyelidiki pertanyaan lebih dalam tentang materi dan asal-usul alam semesta.