Физики установили новый верхний предел массы нейтрино — загадочные частицы, которые пронизывают Вселенную, но остаются почти незаметными. По данным эксперимента KATRIN (Германия), масса нейтрино не превышает 0,45 эВ — это в два раза меньше, чем считалось ранее, и составляет лишь миллионную долю от массы электрона.
Главная загадка нейтрино
Нейтрино — одна из самых многочисленных частиц в космосе. Они рождаются в недрах звезд, во время взрывов сверхновых, в ядерных реакторах и даже в недрах Земли от радиоактивного распада. Каждую секунду каждый сантиметр нашего тела пронизывают сотни миллиардов этих частиц. Но из-за того, что они почти не взаимодействуют с материей, мы не чувствуем их влияние, а также их крайне трудно обнаружить детекторами.
Главная загадка нейтрино — его масса. Стандартная модель физики предполагала, что они должны быть безмассовыми, но эксперименты последних десятилетий доказали обратное. В 2015 году Нобелевскую премию присудили за открытие нейтринных осцилляций — явления, когда частицы спонтанно меняют свой «вкус» — электронный, мюонный или тау-нейтрино. Это стало важнейшим доказательством того, что нейтрино все же имеют массу. Но какую именно?
Как измерить невидимое?
Эксперимент KATRIN использует радиоактивный тритий — изотоп водорода, который распадается на электрон и антинейтрино. Поскольку нейтрино не удается «поймать» напрямую, ученые анализируют энергию электронов, образующихся при его распаде. Чем больше масса нейтрино, тем меньше энергии остается для электрона.
Благодаря 36 миллионам зарегистрированных электронов физики смогли уточнить верхний предел массы нейтрино. Предыдущий рекорд 0,8 эВ был преодолен, и теперь наука знает точно: масса частицы-призрака не больше 0,45 эВ.
До конца 2025 года KATRIN планирует уточнить свои измерения. Параллельно другие исследователи ищут ответы в космосе, изучая реликтовое излучение и распады экзотических частиц. Возможно, именно нейтрино станет ключом к новой революции в физике — как когда-то открытие электрона или бозона Хиггса.
Что дает науке уточнение массы нейтрино:
- Новая физика за пределами Стандартной модели. Если нейтрино имеет массу, это означает, что существуют неизвестные механизмы, которые объясняют его природу.
- Разгадка тайн Вселенной. Нейтрино могли сыграть ключевую роль в победе материи над антиматерией после Большого взрыва.
- Поиск стерильных нейтрино. Гипотетических частиц, которые могут быть составляющей темной материи.
Одно знаем наверняка: нейтрино, наконец, начинает раскрывать свои секреты.
Ранее мы сообщали о том, как нейтрино могут образовываться во время слияния черных дыр.
По материалам nature.com
