Учени от САЩ и Япония разкриват нови данни за „призрачните“ частици неутрино

Неутриното са миниатюрни частици, които могат да преминават през всичко, като почти не взаимодействат с материята. Те са най-разпространените частици във Вселената – трилиони от тях преминават през телата ни всяка секунда, без дори да го усещаме. И все пак учените все още се затрудняват да ги разберат напълно.

Ново изследване, което обединява резултати от два големи експеримента с неутрино в Япония и САЩ, предлага едни от най-добрите данни досега за тези „призрачни“ частици, съобщава Ройтерс.

Неутриното, които се образуват в места като ядрото на Слънцето и експлодиращи звезди, съществуват в три типа и могат да преминават от един тип в друг – процес, наречен осцилация. Новото изследване предлага нова перспектива върху разликите в масата между типовете неутрино, което всъщност е една от най-големите загадки в съвременната физика.

Неутриното са елементарни частици, което означава, че не са изградени от по-малки частици – те са сред основните градивни елементи на Вселената. За разлика от други частици като протоните и електроните, неутриното нямат електрически заряд.

Защо е важно да разберем неутриното? Те може да са ключът към разгадаването на някои от най-големите мистерии във физиката – като произхода на материята и защо тя доминира над антиматерията, природата на тъмната материя и тъмната енергия, както и вътрешните процеси при свръхнови.

Експериментът NOvA изпраща лъч от неутрино под земята на разстояние около 810 км – от Националната лаборатория „Ферми“ в близост до Чикаго до детектор в Аш Ривър, Минесота. Експериментът T2K изпраща лъч от неутрино на около 295 км през земната кора – от крайбрежния японски град Токай до детектор в град Камиока.

И двата експеримента изследват осцилацията на неутрино, но използват различни енергии, разстояния и конструкции на детекторите. Чрез комбиниране на данните от почти десетилетие наблюдения, учените постигат напредък в разбирането на неутриното, представен в изследване, публикувано в сряда в списание Nature.

„В началото имаше съмнения дали резултатите от T2K и NOvA са съвместими. Оказа се, че са напълно съвместими“, каза физичката Кендъл Ман от Университета на Мичиган, съпредставител на екипа на T2K.

Учените все още не знаят точната маса на трите типа неутрино, нито кой от тях е най-лек – въпрос, известен като „ред на масите на неутриното“, който има голямо значение за физиката.

„Макар че ще трябва да почакаме още, за да разберем кое неутрино е най-леко, това изследване измери разликата в масата между два от трите типа с безпрецедентна точност – с по-малко от 2% несигурност – което го прави едно от най-прецизните измервания досега“, каза Зоя Валари, физичка от Университета на Охайо и участник в NOvA.

Двата експеримента също така изследват дали неутриното и техните антипартньори – антинеутриното – се променят по различен начин от един тип в друг.

„Този въпрос е особено важен, защото може да помогне да се обясни една от най-големите мистерии във физиката: защо Вселената е изградена предимно от материя, а не от антиматерия. При Големия взрив материята и антиматерията е трябвало да съществуват в равни количества и да се унищожат взаимно. Но по някакъв начин материята е надделяла – и ние съществуваме благодарение на това“, обясни Валари.

Отговорите на фундаментални въпроси за Вселената изискват изключително висока прецизност и статистическа сигурност, добави тя, и ново поколение големи експерименти с неутрино вече се подготвя.

Сред тях са DUNE, ръководен от Fermilab и в процес на изграждане в Илинойс и Южна Дакота, и Hyper-Kamiokande в японската префектура Гифу. Други проекти включват китайския JUNO, както и телескопи като KM3NeT и IceCube, които улавят неутрино от космоса.

„Неутриното имат уникални свойства и все още научаваме много за тях“, каза Кендъл Ман.