Добро пожаловать на сайт Федерального министерства иностранных дел

Сколько весят "частицы-призраки"? Учёные измерили массу нейтрино

Сотрудник эксперимента KATRIN по измерению массы нейтрино в Технологическом институте Карлсруэ (KIT).

Сотрудник эксперимента KATRIN по измерению массы нейтрино в Технологическом институте Карлсруэ (KIT)., © Uli Deck/dpa

15.02.2022 - Статья

Международная группа учëных из Технологического института Карлсруэ (KIT) добилась успеха в физике элементарных частиц с помощью гигантских весов массой в несколько тонн. Учëные-физики из Германии взвесили самую лëгкую из известных частиц во Вселенной – нейтрино.

Единицей измерения для этой частицы являются не граммы, а электронвольты (эВ). С помощью своих экспериментов эксперты смогли определить 0,8 эВ в качестве верхнего предела для массы нейтрино, о чëм они сообщают в научном журнале "Nature Physics". Тем самым был преодолëн так называемый "барьер в 1 эВ". Эксперты отмечают это как большой успех.

Нейтрино – это нейтральные элементарные частицы, не имеющие электрического заряда, которые, возможно, выполняли важную функцию в зарождении Вселенной. Помимо прочего, они высвобождаются во время термоядерного синтеза на Солнце и играют роль в радиоактивных распадах атомных ядер, а также во взрывах сверхновых во Вселенной. Более того, они есть везде, это самые распространëнные элементарные частицы во Вселенной: миллиарды из них проходят через один только палец каждую секунду. Поскольку они почти не взаимодействуют с окружающей средой, вы ничего не замечаете. Даже планеты, например, Земля, не являются препятствием для нейтрино.

Это затрудняет измерение частиц. В 1930 году австрийский лауреат Нобелевской премии Вольфганг Паули впервые предположил существование частиц. Предпосылкой было то, что при распаде атомных ядер данные измерений нейтронов и электронов не согласовывались с законом сохранения энергии в физике – часто чего-то не хватало.

Только спустя два с лишним десятилетия нейтрино были обнаружены, и долгое время они даже считались невесомыми (с нулевой массой). Из-за погрешности измерительных приборов о нейтрино до сих пор мало что можно было сказать. В определëнной степени они не поддаются научному исследованию, поэтому их также называют "частицами-призраками".

Именно в этом направлении работает эксперимент по измерению массы нейтрино в Карлсруэ – KATRIN (нем. "KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment"): в установке длиной 70 метров измеряется распределение энергии при распаде трития в вакууме. Это нестабильный изотоп водорода. Масса нейтрино может быть определена из полученных значений. Установка KATRIN была введена в эксплуатацию в 2019 году. Со временем исследователи совершенствовали приборы, делая их всë более точными. По данным KIT, это самые точные весы в мире. Кроме того, любое воздействие на массу нейтрино должно быть детально изучено, чтобы исключить возможность нежелательных мешающих эффектов на результат.

Измерения массы нейтрино в KIT должны быть уточнены к концу 2024 года, говорится в сообщении. Новая детекторная система должна с 2025 года помочь в поиске так называемых "стерильных нейтрино".

Источник: Карлсруэ / dpa

к началу страницы