Эксперимент с нейтрино показывает, что мы не понимаем устройство Вселенной

Гигантская машина, подсчитывающая электроны, непрямым методом определила массу самой неуловимой частицы в современной физике – и добавила новые доказательства в пользу гипотезы темной материи.

Эти измерения стали первой попыткой международной команды ученых выяснить массу нейтрино – частиц, которые наполняют нашу Вселенную, но остаются недоступными для прямого обнаружения. Масса нейтрино, согласно эксперименту Karlsruhe Tritium Neutrino experiment (KATRIN), проводимому в Германии, составляет не более 0,0002 процента массы электрона, или 1,1 электронвольта (массы элементарных частиц часто оценивают в энергетическом эквиваленте).

Доступным источником нейтрино является тритий – тяжелый изотоп водорода. При распаде нейтронов атома трития образуются электрон-нейтринные пары. Энергия распадающегося нейтрона случайным образом распределяется между электроном и нейтрино, обусловливая скорости этих частиц и их массы. Не измеряя напрямую массу и скорость нейтрино, детектор установки KATRIN регистрирует скорость самых высокоэнергетических электронов, образующихся в результате распада – то есть тех электронов, которым соответствуют наиболее низкоэнергетические нейтрино – и, вычитая значение суммарной энергии такого электрона из энергии исходного нейтрона, ученые оценивают верхнюю границу массы нейтрино.

В 80-е гг. советские ученые произвели оценку массы нейтрино, которая, по их данным, составляла порядка 30 электронвольт, и эта оценка позволила объяснить всю недостающую массу Вселенной одними лишь нейтрино. Однако теперь эта новая, уточненная оценка массы нейтрино не дает возможности «списать» на нее всю недостающую массу, поэтому является свидетельством в пользу гипотезы темной материи, считают ученые эксперимента KATRIN.