Щосекунди проходить через наше тіло: фізики розкрили один із секретів примарної частинки

Дослідження опубліковано в журналі Science, пише ScienceAlert.

Нейтрино — що це?

Уже майже 100 років фізики знають про існування нейтрино і багато років вчені намагаються визначити масу цієї невловимої примарної частинки. Нейтрино є найпоширенішими частинками у Всесвіті, і їхня маса впливає на структури, з яких складається космос.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вважається, що нейтрино існують уже 13,8 млрд років, тобто з моменту Великого вибуху, що дав початок нашому Всесвіту. Фізики припускають, що на один атом у космосі припадає приблизно мільярд нейтрино, які летять крізь Всесвіт із величезною швидкістю і можуть проходити практично через будь-які об'єкти.

Нейтрино мають дуже маленьку масу, як вважають фізики, хоча її точне значення досі не вдалося визначити. При цьому примарні частинки не мають електричного заряду і дуже рідко взаємодіють з матерією. Учені вважають, що щосекунди через тіло людини проходить кілька трильйонів нейтрино, але ми цього навіть не помічаємо.

Маса нейтрино — що з'ясували фізики?

Нейтрино вивчати надзвичайно складно, але не неможливо. Уже 6 років вчені з різних країн намагаються розкрити секрети нейтрино, зокрема яка у цієї частинки маса, за допомогою спеціальної установки KATRIN, розташованої в Технологічному інституті Карлсруе, Німеччина. Ця установка складається з величезного спектрометра, який вимірює масу нейтрино за допомогою вивчення електронів, що виходять унаслідок розпаду тритію, радіоактивного ізотопу водню. Коли відбувається розпад тритію, то виходять як електрони, так і нейтрино.

Електрон і нейтрино ділять енергію, створювану розпадом тритію. Тому фізики вимірюють енергію електрона, щоб отримати інформацію про нейтрино. Але для цього потрібно дуже багато електронів. Під час нового експерименту знадобилося 36 млн електронів, що в 10 разів більше, ніж використовували фізики для минулого визначення верхньої межі маси нейтрино.

Під час нового експерименту фізики з'ясували, що маса нейтрино не може перевищувати 0,45 електронвольт. Це менше однієї мільярдної маси протона, тобто частинки, що міститься в ядрі кожного атома разом із нейтроном. Нова верхня межа маси нейтрино вдвічі менша, ніж та, яку фізики виявили за допомогою установки KATRIN 3 роки тому.

Тепер учені мають намір до кінця року виміряти енергію 250 млн електронів, щоб, що дасть змогу ще краще уточнити верхню межу маси нейтрино. Учені вважають, що нейтрино може важити менше ніж 0,3 електронвольта.

Темна енергія і темна матерія

Фізики вважають, що точне визначення маси примарної частинки допоможе розкрити деякі з головних таємниць Всесвіту. Наприклад, нейтрино можуть пояснити природу темної енергії, загадкової сили, що керує прискореним розширенням космосу.

Вважається, що 95% матерії та енергії Всесвіту — це темна енергія і темна матерія. Фізики тепер хочуть створити нову установку для пошуку стерильних нейтрино. Ці гіпотетичні частинки не взаємодіють з матерією, але мають набагато більшу масу, ніж звичайні нейтрино. Фізики вважають, що ці важкі нейтрино насправді можуть бути темною матерією.

Як уже писав Фокус, автори недавнього дослідження припустили, що темна матеріяскладається з дивних чорних дір, які виникли ще на зорі історії Всесвіту.

Також Фокус писав про те, далека зірка з'їла величезну планету і залишився великий сюрприз. Астрономи побачили таке вперше. Раніше вважалося, що зірка була червоним гігантом і поглинула планету, але виявилося, що планета сама врізалася у свою зірку.