Подтверждено превращение одного вида нейтрино в другой

«Каждый квадратный сантиметр вашего тела каждую секунду пронизывает 60 млрд нейтрино, исходящих от Солнца, — утверждает Антонио Эредитато (Antonio Ereditato), физик, участвующий в эксперименте OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), который проходит в Швейцарии.

И тем не менее учёным этого мало: по всем расчётам, от Солнца должно убегать больше нейтрино, чем мы можем зарегистрировать на Земле. Измерения потока нейтрино, проводимые с 1960-х годов, показывают, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино в два–три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, принятая в современной науке. Это расхождение имеет даже название — «проблема солнечных нейтрино»; оно считается одной из главных загадок солнечной физики.

В 1957 году проблему попытались объяснить: советский физик Бруно Понтекорво предположил, что нейтрино способны превращаться из одного своего типа в другие — то есть «переключаться» между электронными, мюонными и тау-нейтрино. Между тем стандартному детектору нейтрино исключительно трудно зарегистрировать мюонные и тау-нейтрино — в отличие от электронных.


Нейтринный детектор Национального института ядерной физики (Италия), где зафиксировано третье превращение мюонного нейтрино в тау-нейтрино. (Фото Paolo Lombardi / INFN-MI.)

Узким местом этой гипотезы долгое время было то, что зафиксировать факт исчезновения или отсутствия нейтрино относительно просто, а вот убедиться в том, что нейтрино появляются «из ниоткуда» (то есть из нейтрино другого типа) оказалось значительно сложнее.

Чтобы проверить гипотезу, OPERA-исследователи направляли пучки мюонных нейтрино из лаборатории в Швейцарии (через земную кору, не представляющую слишком серьезного препятствия для нейтрино) в другую лабораторию, расположенную в Италии, в 730 км от первой. Небольшая часть «посылки» регистрируется «на том конце» четырёхтысячетонной камерой, в которой нейтрино превращаются в сходную частицу и быстро распадаются. Событие порождает небольшое свечение, регистрируемое высокочувствительными фотодетекторами.

В данном случае зарегистрирован редкий на Земле переход мюонного нейтрино в тау-нейтрино, которое впоследствии испытало переход в тау-лептон, «путешествующий» примерно несколько миллиметров до распада на адроны. Фиксация события весьма трудна: с 2010 года по настоящее время такое удавалось всего два раза. Однако вероятность безошибочного определения этого события завит именно от частоты его регистрации, а потому пара фактов — это слишком мало, чтобы уверенно заявлять о превращении одного вида нейтрино в другой.

Третий случай резко повышает статистическую значимость эксперимента: шанс ошибки равен сейчас одному на миллион. Разумеется, это пока ниже достоверности обнаружения частицы, «похожей на бозон Хиггса», но достаточно для того, чтобы ещё больше уверить научное сообщество в правоте гипотезы Понтекорво.

Как отмечают авторы эксперимента, масса нейтрино предопределяет то, как часто эта его разновидность претерпевает превращения, и в зависимости от частоты таких событий для тау-нейтрино может быть измерена масса, сегодня фактически неизвестная и лишь ограниченная «сверху».

Подготовлено по материалам OPERA.






Интересные новости
Вплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання ЗемліВплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання Землі
Вчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотніВчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотні
Блок рекламы


Похожие новости

В осередку глибоководного видобутку виявили тисячі загадкових тваринВ осередку глибоководного видобутку виявили тисячі загадкових тварин
Крижана кірка супутника Юпітера Європи може складатися з «підводного снігу» – вченіКрижана кірка супутника Юпітера Європи може складатися з «підводного снігу» – вчені
Французький вчений видав фотографію шматка ковбаси за чіткий знімок зіркиФранцузький вчений видав фотографію шматка ковбаси за чіткий знімок зірки
Палеонтологи обнаружили останки нового вида динозавров с «ужасающими» когтямиПалеонтологи обнаружили останки нового вида динозавров с «ужасающими» когтями
Украинские астрономы открыли пять комет из другой звездной системыУкраинские астрономы открыли пять комет из другой звездной системы
Массу нейтрино измерили с невероятной точностью
Искусственный лист оказался эффективнее природногоИскусственный лист оказался эффективнее природного
Во Франции обнаружили более заразный, чем омикрон, вариант ковидаВо Франции обнаружили более заразный, чем омикрон, вариант ковида
ВОЗ пропустила две греческие буквы, называя новый штамм ковида
NASA отложило запуск корабля SpaceX Crew Dragon к МКС из-за проблем со здоровьем у одного из членов экипажа
Последние новости

Подгружаем последние новости