Nouveaux limites sur les neutrinos à main droite à partir des données de désintégration des mésons

Des recherches récentes mettent en avant comment les données des désintégrations de mésons peuvent aider à établir des limites sur la masse d'un type particulier de particule connue sous le nom de boson vectoriel droit. Cette particule apparaît dans des modèles suggérant qu'il pourrait y avoir des connexions entre différents types de particules, en particulier les Neutrinos. Les neutrinos sont de toutes petites particules qui interagissent très faiblement avec la matière, et tous les neutrinos connus ont une propriété spécifique appelée chiralié gauche. Cela signifie qu'ils semblent n'interagir que d'une manière particulière.

Depuis des décennies, les scientifiques savent que la Force faible, qui est responsable de processus comme la désintégration radioactive, implique des neutrinos. Cette force est caractérisée par une constante qui joue un rôle crucial dans ces interactions. Avec le temps, cette compréhension a conduit au développement du Modèle Standard de la physique des particules, qui décrit les interactions de diverses particules, y compris les neutrinos.

Les expériences sur les neutrinos des cinquante dernières années ont montré que les neutrinos ont une masse, même si elle est très faible, et qu'ils peuvent passer d'un type (ou saveur) à un autre. Pour expliquer ce comportement, les scientifiques pensent qu'il pourrait être nécessaire de considérer des types supplémentaires de neutrinos-en particulier, les neutrinos droits. Contrairement aux neutrinos que nous connaissons, ces neutrinos droits n'interagiraient pas de la même manière selon les règles du Modèle Standard. C'est pourquoi les physiciens évoquent souvent les neutrinos chiraux gauches comme actifs et les neutrinos chiraux droits comme stériles.

À ce jour, il reste flou de savoir si la nature a des courants chargés faibles à droite, ce qui ferait interagir les neutrinos droits. S'ils existent, on peut tester la force de ces interactions à travers des désintégrations faibles à basse énergie impliquant des neutrinos.

Les recherches se concentrent sur des désintégrations spécifiques de mésons-des particules composées de quarks-impliquant un neutrino droit avec une masse allant de quelques millions à plusieurs milliards d'électrons-volts. Dans certains modèles qui étendent le Modèle Standard, les taux de désintégration de ces mésons pourraient être influencés à la fois par la force faible habituelle et un nouveau courant à droite. Les scientifiques ont trouvé que les taux de désintégration dépendent de la relation entre les neutrinos actifs et stériles et la masse des neutrinos droits.

À travers des expériences précédentes, des limites ont été fixées sur le mélange entre les états de neutrinos actifs et stériles, et cette recherche cherche à affiner ces limites en utilisant les données des désintégrations de mésons. L'étude passe en revue les résultats de diverses expériences de désintégration de mésons à basse énergie qui recherchent des preuves de courants droits, en particulier dans ce qu'on appelle les modèles symétriques gauche-droite. Ces modèles prédisent l'existence de nouvelles particules-en particulier, un nouveau boson de jauge neutre et chargé.

Dans ces modèles symétriques gauche-droite, les neutrinos acquièrent naturellement de la masse en introduisant des neutrinos droits. La recherche avance que trois neutrinos droits pourraient être responsables de la légère masse des neutrinos connus via certains mécanismes.

Le papier explique en plus que les neutrinos droits peuvent être produits par désintégration de mésons d'une manière spécifique qui diffère des processus connus. Ce processus peut être vu comme la création d'une nouvelle particule qui pourrait éventuellement se désintégrer, de manière similaire à celle des particules connues mais sous des règles légèrement différentes.

Il y a trois principales manières dont les scientifiques cherchent des signes de neutrinos droits. La première méthode est connue sous le nom de recherches visibles, où les expériences cherchent des signaux d'une désintégration dans des détecteurs. Par exemple, l'expérience T2K au Japon produit des neutrinos à partir de désintégrations de mésons et a étudié ces signaux visibles en utilisant des détecteurs spéciaux placés à distance de la source des neutrinos. Ils ont considéré plusieurs modes de désintégration différents.

La deuxième méthode s'appelle recherches invisibles, qui cherchent des neutrinos lourds qui pourraient ne pas interagir directement avec les détecteurs. Au lieu de cela, ces recherches cherchent de petits pics d'énergie dans les motifs de désintégration causés par la présence d'un neutrino lourd. Ceux-ci peuvent parfois être identifiés dans des détecteurs de particules.

La troisième approche examine les rapports de différents événements de désintégration impliquant des mésons. En comparant la fréquence de certains motifs de désintégration, les chercheurs peuvent chercher des anomalies qui pourraient indiquer la présence de nouvelles particules ou interactions.

Dans l'ensemble, les résultats indiquent que les expériences de désintégration de mésons pourraient établir des limites strictes sur la masse des neutrinos droits, s'inscrivant dans une gamme particulière. Les résultats suggèrent que ces expériences peuvent être aussi efficaces-si ce n'est plus-que les grandes expériences de collisionneurs de particules pour comprendre les propriétés de ces particules insaisissables. Ainsi, la recherche a esquissé des méthodes pour des explorations futures dans la quête des neutrinos droits, suggérant que les expériences en cours et à venir pourraient offrir des aperçus encore plus profonds.

En résumé, ces études apportent une pièce critique du puzzle dans notre compréhension de la physique des particules. Elles établissent des avenues intrigantes pour enquêter sur quelles particules existent et comment elles pourraient interagir au-delà des théories bien étudiées et établies. De nouvelles expériences, en particulier celles qui produiront plus de données ou examineront différents canaux de désintégration, détiennent un potentiel pour de nouvelles découvertes qui pourraient redéfinir notre compréhension de l'univers à son niveau le plus fondamental.