Фізики встановили нову верхню межу маси нейтрино — загадкові частинки, які пронизують Всесвіт, але залишаються майже непомітними. За даними експерименту KATRIN (Німеччина), маса нейтрино не перевищує 0,45 еВ — це вдвічі менше, ніж вважалося раніше, й становить лише мільйонну частку від маси електрона.
Головна загадка нейтрино
Нейтрино — одна з найчисленніших частинок у космосі. Вони народжуються в надрах зір, під час вибухів наднових, у ядерних реакторах та навіть у надрах Землі від радіоактивного розпаду. Щосекунди кожен сантиметр нашого тіла пронизують сотні мільярдів цих частинок. Але через те, що вони майже не взаємодіють із матерією, ми не відчуваємо їхній вплив, а також їх вкрай важко виявити детекторами.
Головна загадка нейтрино — його маса. Стандартна модель фізики передбачала, що вони повинні бути безмасовими, але експерименти останніх десятиліть довели зворотне. У 2015 році Нобелівську премію присудили за відкриття нейтринних осциляцій — явища, коли частинки спонтанно змінюють свій «смак» — електронний, мюонний чи тау-нейтрино. Це стало найважливішим доказом того, що нейтрино все ж таки мають масу. Але яку саме?
Як виміряти невидиме?
Експеримент KATRIN використовує радіоактивний тритій — ізотоп водню, який розпадається на електрон і антинейтрино. Оскільки нейтрино не вдається «спіймати» безпосередньо, вчені аналізують енергію електронів, що утворюються під час його розпаду. Чим більше маса нейтрино, тим менше енергії залишається для електрона.
Завдяки 36 млн зареєстрованих електронів фізики змогли уточнити верхню межу маси нейтрино. Попередній рекорд 0,8 еВ був подоланий, і тепер наука знає точно: маса частинки-привида не більша за 0,45 еВ.
До кінця 2025 року KATRIN планує уточнити свої виміри. Паралельно інші дослідники шукають відповіді в космосі, вивчаючи реліктове випромінювання та розпади екзотичних частинок. Можливо, саме нейтрино стане ключем до нової революції у фізиці — як колись відкриття електрона або бозона Хіггса.
Що дає науці уточнення маси нейтрино:
- Нова фізика за межами Стандартної моделі. Якщо нейтрино має масу, це означає, що існують невідомі механізми, які пояснюють його природу.
- Розгадка таємниць Всесвіту. Нейтрино могли відіграти ключову роль у перемозі матерії над антиматерією після Великого вибуху.
- Пошук стерильних нейтрино, гіпотетичних частинок, які можуть бути складовою темної матерії.
Одне знаємо напевно: нейтрино, нарешті, починає розкривати свої секрети.
Раніше ми повідомляли про те, як нейтрино можуть утворюватися під час злиття чорних дір.
За матеріалами nature.com
