Российские и немецкие физики повысили точность замеров массы электронного нейтрино
МОСКВА, 19 апреля. /ТАСС/. Российские и немецкие физики впервые максимально точно измерили энергию, выделяемую при распадах атомов гольмия-163, что позволит ученым проверить результаты пока самых точных замеров массы электронного нейтрино, которые были проведены несколько лет назад на установке KATRIN. Выводы ученых были опубликованы в статье в научном журнале Nature Physics.
"В рамках эксперимента PENTATRAP нам удалось примерно в 50 раз повысить точность замеров энергии, выделяемой при распадах атомов гольмия-163. Это позволит нам максимально точно определить массу электронного нейтрино при наблюдениях за тем, как ядра гольмия-163 поглощают электроны и испускают эти частицы", - говорится в исследовании.
Данное открытие было совершено группой российских и немецких физиков под руководством профессора Института ядерной физики в Гейдельберге (Германия) Клауса Блаума в рамках подготовки эксперимента по проведению сверхточных замеров массы электронных нейтрино, возникающих в процессе спонтанного распада атомов гольмия-163 при поглощении одного из электронов их ядром.
Как отмечают профессор Блаум и его коллеги, данная методика замеров массы нейтрино способна искать нейтрино со сверхмалой массой, на чье существование указывают опыты на установке KATRIN. Помехой является отсутствие у российских и немецких физиков достаточно точных замеров энергии, выделяемой при поглощении электрона гольмием-163 и его превращении в диспрозий-163.
Для решения этой проблемы немецкие и российские ученые создали специализированный инструмент PENTATRAP, набор из пяти специализированных ловушек для ионов на базе сверхпроводников. При его помощи ученые всесторонне изучили, с какой силой взаимодействуют электроны с ионами гольмия-163 и диспрозия-163, что позволило физикам определить количество энергии, выделяемой в процессе рождения нейтрино.
Проведенные учеными замеры позволили им повысить точность замера этого параметра в 50 раз, что позволит использовать атомы гольмия-163 для замеров массы нейтрино даже в том случае, если она не превышает 0,6 электронвольта. Этого достаточно для проверки результатов эксперимента KATRIN и дальнейшего сужения диапазона допустимых масс этих сверхлегких частиц, подытожили исследователи.
Об эксперименте KATRIN
Физики из России и Германии уже много лет пытаются определить массу нейтрино в рамках проекта KATRIN. Он представляет собой высокочувствительный детектор, при помощи которого ученые наблюдают за распадами ядер трития, тяжелого изотопа водорода. Он нестабилен по своей природе и через некоторое время превращается в гелий-3 и при этом испускает электрон и электронное антинейтрино.
Ученые пытаются определить массу нейтрино по тому, какой энергией обладают два более тяжелых "осколков" трития", ядро гелия-3 и электрона, которые улавливаются при помощи специальных магнитных ловушек и других компонентов KATRIN. За последние годы работы этой установки ученым не удалось определить точную массу нейтрино, но при этом они существенно сузили диапазон его возможных масс, снизив ее верхнюю планку до 0,8 электронвольт.