© unsplash.com/peakdancer Дослідники вказують, що ключовий момент у пошуках вимірювання маси нейтрино може настати до кінця року.
Вчені встановили новий поріг для маси нейтрино, мізерних «частинок-привидів», які можуть відкрити деякі з найглибших загадок Всесвіту. Дослідники зменшили прийняте раніше значення маси вдвічі, повідомляє Live Science .
З моменту припущення про існування нейтрино майже століття тому вчені з усього світу намагалися зібрати обширні знання про них, особливо про їх масу. Тьєррі Лассер, фізик із Французької комісії з альтернативних джерел енергії та атомної енергії, зазначив, що це розуміння має вирішальне значення, оскільки нейтрино, будучи найпоширенішою частинкою у Всесвіті, «тче нитку, що з’єднує нескінченно мале та нескінченно велике». Далі фізик зауважив, що маса нейтрино «впливає на структури, з яких складається космос».
Ці невидимі частинки течуть у Всесвіті з моменту Великого вибуху 13,8 мільярдів років тому. Кількість нейтрино вражає — приблизно мільярд на кожен атом у космосі. Однак через свою малу масу та відсутність електричного заряду нейтрино рідко взаємодіють з речовиною.
Наприклад, підраховано, що трильйони цих «частинок-привидів» перетинають людські тіла щосекунди без нашого відома. Це робить їх вивчення особливо складним. Тим не менш, це не є нездійсненним завданням.
Понад 100 вчених із шести країн досліджують нейтрино в рамках колаборації KATRIN в Технологічному інституті Карлсруе в Німеччині з 2019 року. У дослідженні, опублікованому 10 квітня в журналі Science, колаборація заявила, що маса нейтрино не може перевищувати 0,45 електрон-вольт. Це значення становить менше мільярдної частки маси протона, який міститься в ядрі кожного атома.
Нова верхня межа маси нейтрино становить приблизно половину порогового значення, яке KATRIN повідомила у 2022 році після початкових вимірювань. Команда використовує потужний спектрометр для відстеження розпаду тритію, радіоактивного варіанту водню, який випромінює електрони та нейтрино. Ці частинки обертаються по спіралі навколо структури висотою 70 метрів, де домінує 200-тонний спектрометр, що працює у вакуумі.
Електрон і нейтрино ділять енергію, вироблену розпадом тритію. Отже, метою є виміряти енергію електрона, щоб отримати інформацію про нейтрино. Для цього потрібно виміряти значну кількість електронів. Для отримання початкових результатів KATRIN потрібно було виміряти шість мільйонів електронів у 2022 році. Щоб отримати більш точну цифру, оголошену нещодавно, вченим довелося виміряти 36 мільйонів.
«До кінця року, коли ми зберемо всі дані, команда виміряє приблизно 250 мільйонів електронів», — заявив Лассер.
На думку дослідника, це стане критичним моментом. Експеримент або нарешті виявить «слід» нейтрино, або підтвердить, що їх маса нижче 0,3 електронвольта. Вчені оптимістично налаштовані, що визначення маси нейтрино допоможе розгадати кілька космічних таємниць, які залишаються невловимими. Незважаючи на свою дивовижну легкість, нейтрино були включені в деякі моделі, які намагаються прояснити темну енергію – невідому силу, яка, як вважають, прискорює розширення Всесвіту. За оцінками, близько 95% Всесвіту складається з темної енергії та невідомої темної матерії, залишаючи лише 5% для всього іншого.
Колаборація KATRIN має намір розробити нову систему виявлення під назвою TRISTAN для пошуку нової категорії нейтрино, яку називають стерильними нейтрино. Ці теоретичні частинки не взаємодіють з речовиною, але мають значно більшу масу, ніж стандартні нейтрино. Деякі вчені припускають, що ці надзвичайно важкі нейтрино насправді можуть відповідати тому, що ми ідентифікуємо як темну матерію.
Раніше повідомлялося, що різні дослідницькі групи намагалися виявити невловиму речовину – темну матерію, але лише представники італійської національної лабораторії Гран-Сассо (LNGS) стверджували, що спостерігали її під час експерименту DAMA/LIBRA. На сьогодні жоден інший дослідник не зміг відтворити ці висновки, що залишає твердження спірним. У серпні вчені з південнокорейського Інституту фундаментальних наук (IBS) планують вирішити суперечку, яка триває понад 20 років, під час експерименту COSINE-100 з використанням нового детектора на об’єкті Yemilab.
