Масса нейтрино удивила физиков: вскрыт предел, о котором только мечтали

Нейтрино — почти невидимые, но фундаментально важные частицы во Вселенной. И вот, впервые в истории, учёным удалось измерить их массу с точностью, достаточной для вхождения в космологически значимую зону. Это открытие — результат многолетнего труда международной команды эксперимента KATRIN в Германии.

Почему нейтрино так важны

Эти элементарные частицы почти не взаимодействуют с веществом, но играют ключевую роль в формировании крупных космических структур — от галактик до скоплений. Крошечная, но ненулевая масса нейтрино — знак того, что физика за пределами Стандартной модели может быть ближе, чем кажется.

Как проходил эксперимент

В основе эксперимента KATRIN лежит бета-распад трития — нестабильного изотопа водорода. При этом процессе рождаются электрон и электронное антинейтрино, и именно его массу и стремились измерить физики.

Чтобы добиться максимальной точности, в экспериментальном ангаре длиной 70 метров установили уникальную установку подачи трития и гигантский спектрометр весом 200 тонн. Всё - ради анализа энергетического спектра электронов с минимальными искажениями.

Что удалось достичь

В исследовании объединили данные 2019 и 2021 годов. Новый результат: масса нейтрино — менее 0,8 электронвольта. Это исторический прорыв: впервые прямая оценка массы попала в субэлектронвольтный диапазон, где, по прогнозам, и должна находиться настоящая масса этих частиц.

Комментарии участников

"KATRIN — эксперимент с высочайшими технологическими требованиями, и теперь он работает как часы", — говорит Гвидо Дрекслин, руководитель проекта.

Его коллега Кристиан Вайнхаймер подчёркивает, что критически важными стали снижение фонового шума и усиление сигнала.

Координаторы анализа данных — Сюзанна Мертенс и Магнус Шлёссер — отмечают: "Каждое, даже мельчайшее, влияние должно быть устранено. Только так можно исключить систематические ошибки".

Что дальше

До конца 2024 года команда продолжит собирать данные и оптимизировать работу спектрометра. А уже с 2025 года начнётся новый этап: запуск системы TRISTAN для поиска так называемых стерильных нейтрино — возможных кандидатов на тёмную материю. Эти частицы не участвуют в стандартных взаимодействиях, но могут объяснить один из самых больших космических парадоксов.

Уточнения

Нейтри́но (итал. neutrino - нейтрончик, уменьшительное от neutrone - нейтрон) — общее название нейтральных фундаментальных частиц с полуцелым спином, участвующих только в слабом и гравитационном взаимодействиях и относящихся к классу лептонов.