Дослідники визначили нове значення маси нейтрино — "привидної частинки", здатної пролити світло на загадки Всесвіту.

За словами дослідників, момент істини у спробах виміряти масу нейтрино може настати вже до кінця року.

Науковці встановили новий межовий показник маси нейтрино — малесеньких "привидів частинок", здатних пролити світло на численні загадки Всесвіту. Дослідження дозволили зменшити попереднє значення маси вдвічі, повідомляє Live Science.

З моменту висунення концепції нейтрино майже століття тому, вчені по всьому світу прагнули розкрити багато таємниць, пов'язаних з цими частками, зокрема їх масу. Тьєррі Лассерр, фізик з французької Комісії з альтернативних джерел енергії та атомної енергетики, зазначає, що ці знання мають велике значення, адже нейтрино, будучи найчисленнішою часткою у Всесвіті, "в'язуть нитку між безмежно малим і безмежно великим". Він також підкреслив, що маса нейтрино "впливає на формування структур, з яких складається космос".

Ці невидимі частки омивають Всесвіт з моменту Великого вибуху 13,8 мільярда років тому. Кількість нейтрино важко піддається осмисленню - на кожен атом у космосі їх припадає приблизно мільярд. Однак, оскільки у них так мало маси і немає електричного заряду, нейтрино дуже рідко взаємодіють з речовиною.

Наприклад, вважається, що трильйони цих "привидоподібних частинок" щосекунди проходять крізь людські тіла, залишаючи нас непомітними до їхньої присутності. Це ускладнює їхнє дослідження, проте не робить його неможливим.

Понад 100 вчених із шести країн світу з 2019 року займаються пошуком нейтрино в рамках колаборації KATRIN у німецькому Технологічному інституті Карлсруе. У дослідженні, опублікованому 10 квітня у журналі Science, колаборація оголосила, що маса нейтрино не може перевищувати 0,45 електрон-вольт. Це менше мільярдної частки маси протона, що у ядрі кожного атома.

Нова верхня межа маси нейтрино приблизно вдвічі нижча за ту, яку KATRIN оголосила у 2022 році на основі своїх перших експериментальних даних. Команда дослідників використовує потужний спектрометр для вивчення процесу розпаду тритію — радіоактивного ізотопу водню, який вивільняє електрони та нейтрино. Ці елементарні частинки рухаються в 70-метровій установці, де головну роль відіграє 200-тонний спектрометр, що функціонує у вакуумному середовищі.

Електрон і нейтрино ділять між собою енергію, що виділяється тритієм, що розпадається. Тому завдання полягає в тому, щоб виміряти енергію електрона та отримати інформацію про нейтрино. Для цього потрібно виміряти багато електронів. Щоб отримати перші результати, KATRIN у 2022 році необхідно було виміряти шість мільйонів електронів. А для досягнення точнішої цифри, оголошеної напередодні, вченим довелося виміряти 36 мільйонів.

"Коли ми закінчимо збір усіх даних до завершення року, наша команда оцінить близько 250 мільйонів електронів", - зазначив Лассерре.

Згідно з думкою дослідника, цей момент стане вирішальним. Або ж експеримент нарешті зафіксує "слід" нейтрино, або ж підтвердить, що його маса менша за 0,3 електронвольта. Вчені сподіваються, що визначення маси нейтрино сприятиме розкриттю кількох загадок космосу, які досі залишались нерозгаданими. Незважаючи на свою надзвичайну легкість, нейтрино стали частиною деяких теорій, що намагаються пояснити природу темної енергії - невідомої сили, яка, за припущеннями, викликає прискорене розширення Всесвіту. Вважається, що близько 95% Всесвіту складається з темної енергії та загадкової темної матерії, тоді як лише 5% припадає на звичайну матерію.

Співпраця KATRIN має на меті розробити інноваційну систему виявлення під назвою TRISTAN, яка буде призначена для пошуку нового типу нейтрино, відомого як стерильне нейтрино. Ці теоретичні частинки практично не взаємодіють з речовиною, проте їхня маса значно перевищує масу звичних нейтрино. Деякі дослідники висловили припущення, що ці незвично важкі нейтрино можуть бути пов'язані з тим, що ми вважаємо темною матерією.