Ученые объявили новый предел массы нейтрино – крошечных «частиц-призраков», которые могут раскрыть некоторые из самых больших тайн Вселенной. Исследователи вдвое сократили предыдущее значение массы, пишет Live Science.

С тех пор как почти сто лет назад было выдвинуто предположение о существовании нейтрино, ученые всего мира пытались многое о них узнать, в частности, об их массе. По словам физика из французской Комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергетики Тьерри Лассерра, эти знания являются важными, потому что нейтрино, как самая распространенная частица во Вселенной, «сплетает нить, соединяющую бесконечно малое и бесконечно большое». Ученый добавил, что масса нейтрино «влияет на структуры, из которых состоит космос».

Эти невидимые частицы омывают Вселенную с момента Большого взрыва 13,8 миллиарда лет назад. Количество нейтрино трудно поддается осмыслению – на каждый атом в космосе их приходится примерно миллиард. Однако, поскольку у них так мало массы и отсутствует электрический заряд, нейтрино очень редко взаимодействуют с веществом.

Например, считается, что триллионы этих «частиц-призраков» ежесекундно проносятся через человеческие тела, а мы ничего не замечаем. Это делает их изучение чрезвычайно трудным. Но не невозможным.

Более ста ученых из шести стран мира с 2019 года занимаются поиском нейтрино в рамках коллаборации KATRIN в немецком Технологическом институте Карлсруэ.

В исследовании, опубликованном 10 апреля в журнале Science, коллаборация объявила, что масса нейтрино не может превышать 0,45 электрон-вольт. Это меньше миллиардной доли массы протона, который находится в ядре каждого атома.

Новый верхний предел массы нейтрино примерно в два раза меньше того, который KATRIN объявил в 2022 году после своих первых измерений. Группа ученых использует массивный спектрометр для регистрации распада трития – радиоактивной формы водорода, который высвобождает электроны и нейтрино. Эти частицы вращаются вокруг 70-метровой конструкции, в которой доминирует 200-тонный спектрометр, работающий в вакууме.

Электрон и нейтрино делят между собой энергию, выделяемую распадающимся тритием. Поэтому задача состоит в том, чтобы измерить энергию электрона и получить информацию о нейтрино. Для этого нужно измерить множество электронов. Чтобы получить первые результаты, KATRIN в 2022 году необходимо было измерить шесть миллионов электронов. А для достижения более точной цифры, объявленной накануне, ученым пришлось измерять 36 миллионов.

«Когда мы соберем все данные к концу года, команда измерит около 250 миллионов электронов», – сказал Лассерре.

По словам исследователя, это и будет моментом истины. Либо эксперимент наконец обнаружит «след» нейтрино, либо определит, что его масса меньше 0,3 электрон-вольт. Ученые надеются, что определение массы нейтрино поможет разгадать несколько трудноразрешимых тайн космоса. Несмотря на свою невероятную легкость, нейтрино были включены в некоторые модели, пытающиеся объяснить темную энергию – неизвестную силу, которая, как предполагают, движет все более быстрым расширением Вселенной. Считается, что около 95% Вселенной состоит из темной энергии и столь же неизвестной темной материи, а на все остальное остается всего 5%.

Коллаборация KATRIN планирует создать новую систему обнаружения под названием TRISTAN для поиска нового вида нейтрино, который получил название «стерильный». Эти гипотетические частицы не взаимодействуют с веществом, но обладают гораздо большей массой, чем обычные нейтрино. Некоторые ученые предположили, что эти странно тяжелые нейтрино на самом деле могут быть тем, что мы знаем как темную материю.

Ранее сообщалось, что несколько исследовательских групп пытались увидеть неуловимое вещество – темную материю, но только ученые из итальянской Национальной лаборатории Гран-Сассо (LNGS) заявили, что видели его по-настоящему в ходе эксперимента DAMA/LIBRA. Пока никто другой не смог повторить полученные результаты, утверждение остается спорным. В августе ученые южнокорейского Института фундаментальных наук (IBS) планируют разрешить спор, который длится более 20 лет, в ходе эксперимента COSINE-100 с помощью нового детектора на установке Yemilab.