Физики приблизились к массе неуловимого нейтрино

Первые результаты «тритиево-нейтринного эксперимента в Карлсруэ» (KATRIN) показали, что масса этой субатомной частицы не должна превышать 1,1 электронвольт (эв). Это измерение есть примерно вдвое точнее предыдущие эксперименты, которые установили верхний лимит массы нейтрино на уровне 2 эв, — об этом заявил Гвидо Дрекслин, спикер эксперимента KATRIN, который 13 сентября презентовал его результаты на конференции в городе Тояма (Япония).

Нейтрино — это одни из самых распространенных частиц во Вселенной, которые являются одновременно легкими. Масса нейтрино примерно в 500 тыс. раз меньше массы электрона. Эти частицы настолько легки, что могут проходить сквозь материю, практически не взаимодействуя с ней — именно поэтому их так трудно детектировать и исследовать.

Свои первые данные эксперимент KATRIN собрал еще в апреле-мае, но ученым потребовалось еще несколько месяцев, чтобы их обработать.

Эксперимент проводит мониторинг распада трития — тяжелого изотопа водорода, во время которого нейтрон превращается в протон и испускает электрон и нейтрино. KATRIN не может детектировать нейтрино непосредственно, зато он с беспрецедентной точностью определяет диапазон энергии электронов, которые проходят сквозь самую большую в мире 23-метровую ультравакуумну камеру в форме дирижабля. Энергия электрона указывает на энергию нейтрино, а, следовательно, на его массу.

Препринт с описанием результатов эксперимента опубликован в базе данных arXiv и еще ожидает на рецензирование. Но Дрекслин утверждает, что эти данные являются итогом продолжительной работы, которая началась с разработки эксперимента KATRIN восемнадцать лет назад. Они также испытывают его потенциал. «Эти результаты — это сигнал для научного сообщества, KATRIN уже есть и работает», — добавляет он.

В течение следующих пяти лет ученые планируют еще больше усовершенствовать чувствительность своей аппаратуры, чтобы детектировать нейтрино непосредственно или установить его массу так точно, насколько это вообще возможно. Согласно космологическим данным, масса нейтрино может быть 0,1 эв или даже меньше.