Вчені назвали нове значення маси нейтрино – «частинки-привида», яка може розкрити таємниці Всесвіту

Вчені оголосили нову межу маси нейтрино – крихітних «частинок-привидів», які можуть розкрити деякі з найбільших таємниць Всесвіту. Дослідники вдвічі скоротили попереднє значення маси, пише Live Science.

З того часу, як майже сто років тому було висунуто припущення про існування нейтрино, вчені всього світу намагалися багато про них дізнатися, зокрема, про їхню масу. За словами фізика з французької Комісії з альтернативних джерел енергії та атомної енергетики Тьєррі Лассерра, ці знання є важливими, тому що нейтрино, як найпоширеніша частка у Всесвіті, «сплітає нитку, що з'єднує нескінченно мале і нескінченно велике». Вчений додав, що маса нейтрино «впливає на структури, з яких складається космос».

Ці невидимі частки омивають Всесвіт з моменту Великого вибуху 13,8 мільярда років тому. Кількість нейтрино важко піддається осмисленню - на кожен атом у космосі їх припадає приблизно мільярд. Однак, оскільки у них так мало маси і немає електричного заряду, нейтрино дуже рідко взаємодіють з речовиною.

Наприклад, вважається, що трильйони цих «частинок-привидів» щомиті проносяться через людські тіла, а ми нічого не помічаємо. Це робить їхнє вивчення надзвичайно важким. Але не неможливим.

Понад 100 вчених із шести країн світу з 2019 року займаються пошуком нейтрино в рамках колаборації KATRIN у німецькому Технологічному інституті Карлсруе. У дослідженні, опублікованому 10 квітня у журналі Science, колаборація оголосила, що маса нейтрино не може перевищувати 0,45 електрон-вольт. Це менше мільярдної частки маси протона, що у ядрі кожного атома.

Нова верхня межа маси нейтрино приблизно вдвічі менша за ту, яку KATRIN оголосила у 2022 році після своїх перших вимірювань. Група вчених використовує потужний спектрометр для реєстрації розпаду тритію – радіоактивної форми водню, який вивільняє електрони та нейтрино. Ці частинки обертаються навколо 70-метрової конструкції, в якій домінує 200-тонний спектрометр, що працює у вакуумі.

Електрон і нейтрино ділять між собою енергію, що виділяється тритієм, що розпадається. Тому завдання полягає в тому, щоб виміряти енергію електрона та отримати інформацію про нейтрино. Для цього потрібно виміряти багато електронів. Щоб отримати перші результати, KATRIN у 2022 році необхідно було виміряти шість мільйонів електронів. А для досягнення точнішої цифри, оголошеної напередодні, вченим довелося виміряти 36 мільйонів.

«Коли ми зберемо всі дані до кінця року, команда виміряє близько 250 мільйонів електронів», - сказав Лассерре.

За словами дослідника, це буде моментом істини. Або експеримент нарешті виявить «слід» нейтрино, або визначить, що його маса менш як 0,3 електронвольта. Вчені сподіваються, що визначення маси нейтрино допоможе розгадати кілька таємниць космосу, що важко розв'язати. Попри свою неймовірну легкість, нейтрино були включені в деякі моделі, які намагаються пояснити темну енергію - невідому силу, яка, як припускають, рухає все швидше розширенням Всесвіту. Вважається, що близько 95% Всесвіту складається з темної енергії та невідомої темної матерії, а на решту залишається всього 5%.

Колаборація KATRIN планує створити нову систему виявлення під назвою TRISTAN для пошуку нового виду нейтрино, який отримав назву стерильний. Ці гіпотетичні частки не взаємодіють з речовиною, але мають набагато більшу масу, ніж звичайні нейтрино. Деякі вчені припустили, що ці дивно тяжкі нейтрино насправді можуть бути тим, що ми знаємо як темну матерію.

Раніше повідомлялося, що кілька дослідницьких груп намагалися побачити невловиму речовину – темну матерію, але лише вчені з італійської Національної лабораторії Гран-Сассо (LNGS) заявили, що бачили її по-справжньому під час експерименту DAMA/LIBRA. Поки що ніхто інший не зміг повторити отримані результати, твердження залишається спірним. У серпні вчені південнокорейського Інституту фундаментальних наук (IBS) планують вирішити суперечку, яка триває понад 20 років, під час експерименту COSINE-100 за допомогою нового детектора на установці Yemilab.