Физики сократили максимально возможную массу неуловимых «частиц-призраков» — нейтрино — до одной миллионной массы электрона. Это открытие приближает науку к разгадке, способной перевернуть Стандартную модель физики элементарных частиц и объяснить фундаментальные тайны Вселенной.
Нейтрино — самые загадочные частицы во Вселенной
Нейтрино — это крошечные, почти невесомые частицы, которые пронизывают космос и буквально проходят сквозь нас. Каждую секунду через каждый квадратный сантиметр человеческого тела пролетает около 100 миллиардов нейтрино. Они рождаются в термоядерных реакциях внутри звёзд, во время взрывов сверхновых, в результате радиоактивного распада и даже в ускорителях частиц на Земле.
«Нейтрино — это призраки материи. Они везде, но их почти невозможно поймать».
Несмотря на их распространённость, нейтрино крайне слабо взаимодействуют с веществом. Это делает их обнаружение одной из самых сложных задач в физике. Более того, они остаются единственными частицами в Стандартной модели, чья точная масса до сих пор неизвестна.
Почему масса нейтрино так важна?
Стандартная модель предсказывает, что нейтрино должны быть безмассовыми. Однако эксперименты показывают обратное: они обладают массой, пусть и ничтожно малой. Это противоречие указывает на пробелы в современной физике и может привести к открытию новых законов природы.
Ещё более интригующая гипотеза связывает массу нейтрино с асимметрией материи и антиматерии во Вселенной. Если бы их количества были равны, они бы аннигилировали сразу после Большого взрыва, и нас бы просто не существовало. Нейтрино могли сыграть ключевую роль в том, почему материя преобладает.
Эксперимент KATRIN: новый прорыв
В апреле 2025 года международная команда учёных из эксперимента KATRIN (Карлсруэ, Германия) объявила о новом рекорде: верхний предел массы нейтрино снижен до 0,45 электронвольт — почти вдвое меньше предыдущего значения. Это достижение стало возможным благодаря изучению распада трития — радиоактивного изотопа водорода.
- В ходе эксперимента зафиксировано 36 миллионов электронов, образовавшихся при распаде трития.
- Их энергия позволила вычислить массу антинейтрино.
- Точность измерений превысила все предыдущие попытки.
Как ещё ищут массу нейтрино?
Помимо KATRIN, учёные используют несколько альтернативных методов:
- Изучение распадов пионов и каонов — нестабильных частиц, которые также испускают нейтрино.
- Космологические наблюдения — анализ реликтового излучения и крупномасштабной структуры Вселенной.
- Нейтринные обсерватории — такие как IceCube в Антарктиде и будущий проект DUNE в США.
Каждый из этих подходов дополняет друг друга, повышая шансы на окончательное измерение массы нейтрино к концу десятилетия.
Что это значит для науки?
Если масса нейтрино окажется ещё меньше, это может подтвердить существование новых физических теорий, таких как:
- Суперсимметрия.
- Теория струн.
- Модифицированная гравитация.
Кроме того, это открытие поможет объяснить, почему наша Вселенная состоит из материи, а не из чистой энергии.
«Мы стоим на пороге революции в физике. Нейтрино — ключ к разгадке величайших тайн мироздания».
Эксперимент KATRIN продолжит сбор данных до конца 2025 года, и, возможно, тогда мы получим окончательный ответ.