Сколько весит тайна Вселенной? Ученые близки к ответу

В мире науки намечается прорыв в изучении одной из самых загадочных частиц Вселенной – нейтрино. Эти крайне легкие элементарные частицы находятся в центре внимания физиков, стремящихся точнее определить их массу. На данный момент основные надежды ученых связаны с крупнейшим в мире детектором Карлсруэ для тритиевых нейтрино (KATRIN) в Германии, который благодаря своим размерам и форме дирижабля уникален. Однако научное сообщество не стоит на месте: исследователи из разных лабораторий мира активно разрабатывают альтернативные методы взвешивания нейтрино, о чем свидетельствует недавний семинар NuMass 2024 в Генуе, Италия.

Существующие оценки, основанные на наблюдениях космической структуры, указывают на то, что масса нейтрино крайне мала – не более 0.12 электронвольт, что в миллионы раз меньше массы электрона. Такие данные ставят под сомнение возможности KATRIN определить истинную массу нейтрино, ведь лучший результат, который смог установить детектор, – верхняя граница в 0.8 электронвольт.

На семинаре NuMass 2024 представлены перспективные подходы, среди которых – использование распада изотопа гольмия-163, происходящего через захват электрона, что является альтернативой бета-распаду трития, используемого в KATRIN. Этот метод, идея которого возникла у теоретического физика Альваро де Рухула в 1981 году, предусматривает преобразование протона в нейтрон с высвобождением нейтрино и фотонов, что в итоге приводит к выделению тепла. Работы над этим подходом велись с переменным успехом, но к 2019 году группа исследователей смогла ограничить массу нейтрино сверху значением в 150 электронвольт, планируя улучшить этот результат в десять раз.

Еще один обсуждаемый на семинаре метод – проект 8, представленный учеными из Массачусетского технологического института, предполагает использование низкоплотного газа трития в "магнитной бутылке" для захвата электронов бета-распада. Этот подход позволяет с высокой точностью измерять энергию электронов и, возможно, в будущем снизить чувствительность эксперимента до 0.04 электронвольт, что превзойдет даже строгие лимиты космологических экспериментов.

В заключение, несмотря на то что KATRIN продолжает свою работу и не планирует "закрывать двери" после текущей кампании, мир физики с нетерпением ожидает новых результатов и разработок, которые могут кардинально изменить наше понимание массы нейтрино и тем самым раскрыть новые страницы в изучении Вселенной.