Согласно свежим данным физиков, эти загадочные элементарные частицы весят не более 0,45 электрон-вольта (эВ), что делает их легче электрона — ближайшей к ним по массе частицы — более чем в миллион раз. Это рекордно точное измерение удалось сделать в ходе эксперимента KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino) в Германии.
Руководительница проекта, физик Сюзанна Мертенс из Института ядерной физики Общества Макса Планка в Гейдельберге, подчеркивает, что измерение массы нейтрино очень важно для понимания фундаментальных процессов, которые происходят в микромире. Например, так можно будет выяснить, получают ли нейтрино массу благодаря бозону Хиггса — как другие массивные частицы — или же существует альтернативный, пока неизвестный механизм. Кроме того, точное знание массы нейтрино поможет лучше понять роль этих частиц в формировании структуры Вселенной после Большого взрыва, включая распределение галактик.
Предыдущий рекорд также принадлежал эксперименту KATRIN и составлял 0,8 эВ. Новый результат, основанный на анализе 259 дней данных, почти вдвое улучшает этот показатель. Исследование опирается на наблюдение за распадом трития — радиоактивного изотопа водорода. При его распаде испускаются электрон и антинейтрино. Антинейтрино уносят часть энергии и, почти не взаимодействуя с веществом, ускользают из детектора. Однако по энергии оставшегося электрона можно восстановить информацию о массе антинейтрино, которая, как предполагается, совпадает с массой нейтрино.
Для этих целей ученые используют уникальный 23-метровый вакуумный спектрометр, внешне напоминающий дирижабль. По словам физика Лореданы Гастальдо из Гейдельбергского университета, добиться необходимой точности измерений было непросто: установка потребовала тончайшей настройки и устранения множества технических сложностей.
Сбор данных в рамках KATRIN продолжится до конца текущего года. Ученые планируют проанализировать в общей сложности 1000 дней наблюдений. Это, по их ожиданиям, позволит снизить верхнюю границу массы нейтрино до 0,3, а возможно и до 0,2 эВ. Однако если масса нейтрино действительно так мала, фиксировать ее напрямую — а не устанавливать лишь верхний предел — сможет только более чувствительное оборудование, возможно, в рамках будущего проекта KATRIN++.
Ранее опыты на установке XENONnT исключили существование «зеркальной» темной материи.
