Немецкие ученые из Института ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге впервые сумели относительно точно измерить массу нейтрино — невероятно легких и почти неуловимых частиц. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Physics (NatPhys).
Нейтрино взаимодействуют с другими частицами материи только через слабое взаимодействие, лежащее в основе бета-распада атомного ядра. Это позволяет сотням триллионов нейтрино каждую секунду проходить сквозь Землю и через наши тела без какого-либо вреда. Чрезвычайно редкие столкновения нейтрино с другими частицами можно засечь только с помощью огромных детекторов.
Команда использовала так называемую ловушку Пеннинга — устройство, создающее однородное статическое магнитное поле и пространственно неоднородное электрическое поля для хранения заряженных частиц.
В ходе экспериментов им удалось поймать в ловушку атомы изотопа гольмий-163. При захвате электрона из внутренней электронной оболочки этот элемент преобразуется в изотоп диспрозий-163, а в ходе процесса высвобождается нейтрино.
Ученые измерили энергию ионов гольмия-163 и диспрозия-163, и на основе этой разницы сумели оценить энергию неуловимой частицы.
Затем исследователи “взвесили” нейтрино по знаменитой формуле Эйнштейна E = mc2, разделив значение энергии на квадрат скорости света. Это дало результат 0,000000000000000000000000000000000014 килограмма, или 10 в -36-й степени. Результат оказался в 50 раз точнее всех предыдущих попыток вычисления массы нейтрино.
По словам специалистов, для наглядности это значение можно сравнить с разницей в массе между изюминкой и Солнцем.
Авторы открытия добавили, что масса нейтрино может быть еще ниже, однако для более точных вычислений нужны более совершенные методы, выходящие за рамки современных технических возможностей.
Ранее ученые установили на Южном полюсе Земли тысячи ловушек для ловли нейтрино.