Считалось, что это невозможно: физики выяснили размер загадочной частицы нейтрино

Физик впервые напрямую измерили размер фундаментальной частицы нейтрино, которая является второй по распространенности во Вселенной после частицы света фотона. Нейтрино является загадочной частицей, о свойствах которой еще много неизвестно. В том числе это касается и точного размера. Теперь же авторы исследования, опубликованного в журнале Nature, смогли сузить диапазон размеров нейтрино, что приближает нас получению точного ответа об истинном размере фундаментальной частицы. Физики выяснили, что нейтрино точно больше, чем ядро атома, но потенциально эти частицы могут быть в триллионы раз больше, пишет New Scientist.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Нейтрино – это элементарные частицы, которые наполняют всю Вселенную. Они не имеют заряда и их масса чрезвычайно маленькая. Нейтрино бывают трех видов: электронное, мюонное и тау-нейтрино. В результате нейтринных осцилляций эти частицы меняют свой вид.

Одна из проблем, связанных с определением размера нейтрино состоит в том, что, согласно квантовой механике, элементарные частицы не являются сферическими объектами, а представляют собой размытые волны, которые движутся и вибрируют при прохождении через пространство.

Физики могут определить границу размера частицы с помощью ее волнового пакета, то есть области, внутри которой волна сильно вибрирует, и за которой она резко затухает. Измерение волнового пакета нейтрино представляет собой очень сложное занятие, ведь эта элементарная частица очень редко взаимодействует с обычной материей.

До сих пор физики определяли размер волнового пакета нейтрино лишь косвенно. Наименьшая оценка показала, что частица имеет размер ядра атома, а наибольшая оценка показала, что она имеет размер примерно 2 метра, то есть в 10 триллионов раз больше.

Теперь же физики провели первое прямое измерение волнового пакета нейтрино и обнаружили, что размер частицы точно намного больше размера ядра атома. Хотя все еще эти частицы могут быть больше в триллионы раз.

Для того, чтобы ограничить нижний предел размера нейтрино физики использовали радиоактивный бериллий, когда он распадался на литий, во время процесса, известного как электронный захват. Когда происходит электронный захват, электрон в атоме бериллия соединяется с протоном в его ядре, и создает нейтрон. В результате атом бериллия превращается литий, и этот процесс создает толчок энергии, который запускает атом в определенном направлении и создает нейтрино, которое запускается в противоположном направлении.

Физики использовали ускоритель частиц, поместили бериллий внутрь очень чувствительных сверхпроводящих детекторов, и смогли чрезвычайно точно измерить атомы лития и сделать вывод о свойствах нейтрино. Ученые выяснили, что нейтрино имеет наименьшую границу размера на уровне 6,2 пикометра, что в сотни раз больше размера ядра атома. Некоторые ученые ранее считали, что провести настолько точное прямое измерение нейтрино невозможно.

Измерение размера волнового пакета нейтрино важно для создания будущих нейтринных детекторов, которые смогут точно определить, как часто происходят нейтринные осцилляции. То есть как часто нейтрино переходит из одного вида в другой. Нейтринные осцилляции являются ключом к выяснению того, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии, но их можно точно измерить только в том случае, если нейтрино больше определенного размера. Если размер слишком мал, то три различных вида нейтрино, каждый из которых имеет разную массу, будут выходить за края волнового пакета нейтрино и испортят измерения.

Фокус уже писал о том, что с помощью подводного нейтринного детектора физики впервые обнаружили наиболее высокоэнергетическое нейтрино. Эта частица возникла точно за пределами нашей галактики.

Также Фокус писал о том, что в феврале можно будет увидеть странное треугольное явление в небе, которое называется зодиакальным светом.