Из-за этого многие космологические теории стали неактуальны
Проанализировав данные эксперимента KATRIN, ученые пришли к выводу, что масса нейтрино – самых легких и неуловимых частиц материи – может не превышать 0,8 электронвольт. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Physics.
"Поиски массы нейтрино впервые завели нас в зону сверхлегких версий нейтрино, чья масса не превышает одного электронвольта. Эта область поисков особенно интересна с точки зрения и космологии, и физики частиц, из-за чего наши успехи привлекли внимание и одобрение всего научного сообщества", – рассказал один из авторов исследования, профессор Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл Джон Уилкерсон.
Нейтрино – это самые легкие и многочисленные элементарные частицы, которые взаимодействуют с окружающей материей только посредством гравитации и так называемого слабого взаимодействия. В середине прошлого века физики выяснили, что существует три "сорта" подобных частиц – тау-, электронные и мюонные нейтрино. Есть у нейтрино и античастица – антинейтрино. В конце XX века физики обнаружили, что у этих частицы есть масса, что не укладывается в Стандартную модель – теорию, которая описывает большую часть взаимодействий всех известных науке элементарных частиц.
Уилкерсон и его коллеги из России и Германии уже много лет пытаются определить массу нейтрино в рамках эксперимента KATRIN. Основная часть этого проекта – высокочувствительный детектор, с помощью которого ученые наблюдают за распадами ядер трития – тяжелого изотопа водорода. Из-за своей нестабильности через некоторое время после образования тритий превращается в гелий-3 и при этом испускает электрон и электронное антинейтрино.
Легче легкого
Определить массу нейтрино пытаются по тому, какой энергией обладают два более тяжелых "осколка" трития" – ядро гелия-3 и электрон, которые детектируют специальными магнитными ловушками и другими компонентами KATRIN. За последние годы ученым не удалось определить точную массу нейтрино, но при этом они существенно сузили диапазон его возможных масс, снизив ее верхнюю планку до 1,1 электронвольт.
Недавно ученые завершили анализ данных, собранных в ходе второй сессии работы KATRIN, которая длилась около года. Перед ее началом физики существенно улучшили работу датчиков фотонов и прочих компонентов детектора, что позволило исследователям резко снизить уровень помех и повысить точность замеров в несколько раз.
В соответствии с новыми расчетами Уилкерсон и его коллег, масса нейтрино оказалась еще ниже, чем на то указывали предыдущие данные с их детектора. Новые замеры KATRIN указывают, что данный параметр не может превышать 0,8 электронвольт, что уже сейчас позволяет исключить большое число альтернативных космологических теорий, построенных на предположении о более высокой массе этой частицы.
Следующие два года работы KATRIN, как надеются физики, помогут накопить в 50 раз больше данных и уменьшить уровень помех примерно на два порядка. Это позволит определить массу нейтрино или же наложить на нее максимально строгие ограничения, если она близка к 0,2 электронвольт, максимально низкому значению с точки зрения теории. В дополнение к этому, в 2024 году ученые планируют начать поиски так называемых "стерильных" нейтрино, одну из возможных форм темной материи.
По информации https://nauka.tass.ru/nauka/13704923
