Фізики наблизилися до маси невловимого нейтрино

Міжнародна команда науковців провела в Німеччині експеримент, за результатами якого їм вдалося обчислити верхню межу маси надлегкої субатомної частинки нейтрино



Вакуумна камера тритієво-нейтринного експерименту в Карлсруе (KATRIN). 

 

Перші результати т. зв. “тритієво-нейтринного експерименту в Карлсруе” (KATRIN) показали, що маса цієї субатомної частинки не повинна перевищувати 1,1 електронвольт (еВ). Це вимірювання є приблизно вдвічі точнішим за попередні експерименти, які встановили верхній ліміт маси нейтрино на рівні 2 еВ, — про це заявив Ґвідо Дрекслін, речник експерименту KATRIN, який 13 вересня презентував його результати на конференції у м. Тояма (Японія).

 

Нейтрино — це одні з найбільш розповсюджених частинок у Всесвіті, які є водночас найлегшими. Маса нейтрино приблизно у 500 тис. разів менша за масу електрона. Ці частинки настільки легкі, що можуть проходити крізь матерію, практично не взаємодіючи з нею — саме тому їх так важко детектувати і досліджувати.

 

Свої перші дані експеримент KATRIN зібрав ще в квітні-травні, але науковцям було потрібно ще кілька місяців, щоб їх опрацювати. Експеримент проводить моніторинг розпаду тритію — важкого ізотопу водню, під час якого нейтрон перетворюється на протон й випромінює електрон та нейтрино. KATRIN не може детектувати нейтрино безпосередньо, зате він з безпрецедентною точністю визначає діапазон енергії електронів, які проходять крізь найбільшу у світі 23-метрову ультравакуумну камеру у формі дирижабля. Енергія електрона вказує на енергію нейтрино, а, отже, на його масу.

 

Препринт із описом результатів експерименту опублікований у базі даних arXiv і ще очікує на рецензування. Але Дрекслін стверджує, що ці дані є підсумком тривалої праці, яка розпочалась із розробки експерименту KATRIN вісімнадцять років тому. Вони також випробовують його потенціал. “Ці результати — це сигнал для наукової спільноти, що KATRIN уже є та працює”, — додає він.

 

Протягом наступних п’яти років науковці планують ще більше удосконалити чутливість своєї апаратури, щоб детектувати нейтрино безпосередньо або встановити його масу так точно, наскільки це взагалі можливо. Згідно з космологічними даними, маса нейтрино може бути 0,1 еВ чи навіть менше.

 

Davide Castelvecchi

Physicists close in on elusive neutrino’s mass

Nature, 17/09/2019

Зреферував Є. Л. 

17.09.2019