Российские и зарубежные физики проанализировали новые данные, полученные в рамках эксперимента KATRIN, и пришли к выводу, что масса нейтрино, самых неуловимых частиц материи, не может превышать 0,45 электронвольт. Это открытие в очередной раз указало на сверхмалую массу этих частиц и сузило границы ее возможных значений, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Science.
"Новый набор данных, полученных в ходе 259 дней наблюдений и замеров свойств свыше 36 млн электронных нейтрино, позволил нам значительно снизить погрешности замеров и сузить разброс в возможных массах нейтрино. Нам удалось почти вдвое уменьшить ширину этого коридора значений и показать, что масса данных частиц не превышает 0,45 электронвольт", – пишут исследователи.
Физики из России и Германии уже много лет пытаются определить массу нейтрино в рамках проекта KATRIN. Он представляет собой высокочувствительный детектор, при помощи которого ученые наблюдают за распадами ядер трития, тяжелого изотопа водорода.
Он нестабилен по своей природе и через некоторое время превращается в гелий-3 и при этом испускает электрон и электронное антинейтрино.
Ученые пытаются определить массу нейтрино по тому, какой энергией обладают возникшие в результате распад ядра гелия-3 и электроны, которые улавливаются при помощи специальных магнитных ловушек и других компонентов KATRIN. За последние годы работы этой установки ученым не удалось определить точную массу нейтрино, но при этом они существенно сузили диапазон его возможных масс, снизив ее верхнюю планку до 0,8 электронвольт.
Недавно научная команда эксперимента KATRIN под руководством научного сотрудника Института ядерной физики Общества Макса Планка (Германия) Кристофа Визингера проанализировала новую порцию данных, полученных в ходе наблюдений за бета-распадами трития. В общей сложности, ученым удалось зафиксировать и изучить в шесть раз больше подобных событий, чем во время прошлой сессии замеров, что позволило им на два порядка снизить погрешность замеров и уточнить порог массы нейтрино.
Он казался примерно вдвое ниже, чем показывали опыты на KATRIN в 2021 году, – порядка 0,45 электровольт, что очень близко к значению в 0,2 электронвольт, минимальному значению массы, которое может измерить эта установка. В 2025 году физики планируют завершить набор данных, которых, как они надеются, хватит для достижения необходимой точности замеров для того, чтобы достичь указанного предела и получить первые точные данные по массе этих частиц.
О нейтрино
Нейтрино представляют собой самые легкие и многочисленные элементарные частицы, которые взаимодействуют с окружающей материей только посредством гравитации и так называемых слабых взаимодействий. В середине XX века физики выяснили, что существует три "сорта" подобных частиц – тау, электронные и мюонные нейтрино и антинейтрино.
Чуть позже ученые обнаружили, что нейтрино разных видов умеют периодически превращаться друг в друга. Сам факт существования этого процесса, так называемых "нейтринных осцилляций", указывает на то, что эти частицы обладают ненулевой массой, что не укладывается в Стандартную модель физики частиц.
Подтверждение наличия массы у нейтрино и ее измерение станет одним из самых значимых событий в истории физики.
