Фізики наблизилися до маси невловимого нейтрино

Перші результати «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 Гвідо Дрекслін, спікер експерименту KATRIN, який 13 вересня презентував його результати на конференції в місті Тояма (Японія).

Нейтрино — це одні з найпоширеніших частинок у Всесвіті, які є водночас легкими. Маса нейтрино приблизно в 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 та досліджувати.

Свої перші дані експеримент KATRIN зібрав ще у квітні-травні 2019 року, але вченим знадобилося ще кілька місяців, щоб їх обробити.

Експеримент проводить моніторинг розпаду тритію — важкого ізотопу водню, під час якого нейтрон перетворюється на протон і випускає електрон та нейтрино. KATRIN не може детектувати нейтрино безпосередньо, натомість він із безпрецедентною точністю визначає діапазон енергії електронів, що проходять крізь найбільшу у світі 23-метрову ультравакуумну камеру у формі дирижабля. Енергія електрона вказує на енергію нейтрино, а, отже, на його масу.

Препринт з описом результатів експерименту опубліковано в базі даних arXiv і ще очікує на рецензування. Але Дрекслін стверджує, що ці дані є підсумком тривалої роботи, яка почалася з розробки експерименту KATRIN вісімнадцять років тому. Вони також випробовують його потенціал. «Ці результати — це сигнал для наукової спільноти, що KATRIN вже є і працює», — додає він.

Протягом наступних п'яти років учені планують ще більше вдосконалити 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 або навіть меншою.