Достигнута рекордная точность в измерении массы нейтрино

Фото из открытых источников

Физики международной коллаборации KATRIN установили новый верхний предел массы нейтрино, составляющий 0,45 электронвольт, что в два раза точнее предыдущих оценок. Результаты исследования опубликованы в журнале Science, информирует ТАСС.

В ходе расширенной серии наблюдений, длившейся 259 дней, ученым удалось зарегистрировать более 36 миллионов электронных нейтрино. Столь значительный объем данных позволил исследователям существенно сократить погрешность измерений и уточнить диапазон возможных масс этих неуловимых частиц.

Эксперимент KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment), проводимый международной командой физиков с участием российских и немецких ученых, представляет собой уникальную установку для определения массы нейтрино. Методология эксперимента основана на тщательном изучении бета-распада трития — нестабильного изотопа водорода. При распаде трития образуются три компонента: ядро гелия-3, электрон и электронное антинейтрино.

Ключевая особенность методики заключается в измерении энергии, передаваемой при распаде электронам и ядрам гелия-3. Для регистрации частиц используется сложная система магнитных ловушек и высокоточных детекторов, позволяющая улавливать мельчайшие энергетические отклонения.

Недавний анализ, выполненный под руководством Кристофа Визингера из Института ядерной физики Общества Макса Планка, включал шестикратное увеличение объема зарегистрированных событий бета-распада по сравнению с предыдущим этапом наблюдений. Это обеспечило уменьшение погрешности на два порядка и установление нового предела массы нейтрино — приблизительно 0,45 электронвольт, что значительно ниже предыдущего значения в 0,8 электронвольт, полученного в 2021 году.

Полученные результаты приближаются к нижней границе чувствительности установки, которая составляет 0,2 электронвольта. Завершение сбора данных запланировано на 2025 год, к этому моменту ученые рассчитывают достичь необходимой точности для получения окончательных результатов.

Нейтрино занимают особое место среди элементарных частиц — они являются одними из самых легких и распространенных во Вселенной. Эти частицы взаимодействуют с остальной материей исключительно посредством гравитации и слабого ядерного взаимодействия, что делает их крайне сложными объектами для изучения.

В XX веке физиками было установлено существование трех типов нейтрино: электронных, мюонных и тау, а также соответствующих им антинейтрино. Позднее было обнаружено явление нейтринных осцилляций — способность нейтрино спонтанно превращаться из одного типа в другой. Это открытие стало свидетельством наличия у нейтрино ненулевой массы, что не вписывалось в рамки Стандартной модели физики элементарных частиц.