素粒子物理学：MicroBooNEにおける2本のニュートリノビームを用いた軽いステライルニュートリノの探索
Nature 648, 8092 doi: 10.1038/s41586-025-09757-7
ニュートリノに3つの異なるフレーバー、すなわち、νe、νμ、ντが存在することは、素粒子物理学の標準模型における中心的な教義である。量子力学的干渉により、最初にあるフレーバーだったニュートリノが、後の時点で別のフレーバーとして検出できることがあり、この過程はニュートリノ振動と呼ばれる。この3フレーバーの描像と矛盾する数例の異常な観測結果は、物質と直接は相互作用しない別のニュートリノ状態、いわゆるステライルニュートリノνsの存在を仮定する動機となってきた。こうしたアノマリーには、液体シンチレーターニュートリノ検出器（LSND）実験およびミニブースターニュートリノ実験（MiniBooNE）で得られたものが含まれ、これらは、3ニュートリノの描像と矛盾する距離でのνμ → νe遷移と整合する。今回我々は、2本の加速器ニュートリノビーム中に置かれたMicroBooNE液体アルゴンTPC（time projection chamber）から得られたデータを用いて、LSNDとMiniBooNEのアノマリーを単一の軽いステライルニュートリノとする解釈を、95％の信頼水準で排除した。さらに、ガリウムのアノマリーを説明できる可能性のあるパラメーター空間の顕著な部分も排除した。これは、2本の加速器ニュートリノビームを使用してνeの出現と消失の間の縮退を破った最初の測定結果の1つであり、これ以外の方法であればステライルニュートリノ仮説に対する感度が弱まると考えられる。非標準的なフレーバー振動を示す可能性があるνμ → νeフレーバー遷移またはνe消失の証拠は見られなかった。今回の結果は、νμ → νe遷移と矛盾しない以前の異常な観測結果が、単一のステライルニュートリノ状態の導入では説明できないことを示している。
