Експеримент KATRIN, що досліджує властивості нейтрино за допомогою тритію, не виявив жодних слідів так званих легких стерильних нейтрино — гіпотетичних частинок, які могли б пояснити аномалії у вимірюваннях і навіть природу темної матерії.
Результати стали найбільш точним прямим пошуком цієї частинки на сьогодні та спростували низку попередніх заяв про її можливе існування.
Читайте також:
З найдавнішої епохи. Радіосигнали Всесвіту можуть допомогти розкрити природу темної матерії Нейтрино — одні з найзагадковіших частинок у фізиці. Відомі три їхні типи можуть змінювати свою «ідентичність» під час руху, що свого часу привело до відкриття їхньої маси. Однак деякі дрібні аномалії з ядерних реакторів і спеціальних джерел натякали на можливість існування четвертого типу — стерильного нейтрино, яке взаємодіє з речовиною ще слабше, ніж відомі частинки.
KATRIN, розташований у Технологічному інституті Карлсруе в Німеччині, є 70-метровою установкою, що досліджує електрони, які утворюються під час β-розпаду газоподібного тритію. Якби стерильне нейтрино існувало, воно мало б залишити характерний «злам» в енергетичному спектрі електронів.
Протягом 259 днів між 2019 та 2021 роками команда з Інституту ядерної фізики Макса Планка зареєструвала 36 мільйонів електронів із точністю вимірювання менше одного відсотка, практично повністю усунувши фонові перешкоди.
Однак аналіз не виявив жодного сигналу, сумісного зі стерильним нейтрино. Це суперечить ранішим експериментам, зокрема Neutrino-4, які заявляли про можливі свідчення його існування. За словами керівників аналізу, у поєднанні з результатами реакторних експериментів цей пошук фактично виключає існування легких стерильних нейтрино, що мали б змішуватися з трьома відомими типами.
Попри це, дослідження не завершено. До 2025 року KATRIN планує зібрати понад 220 мільйонів електронів — у шість разів більше нинішнього обсягу, що дозволить вийти за межі нинішньої чутливості. А у 2026 році установка отримає новий детектор TRISTAN, здатний аналізувати повний спектр β-розпаду та шукати стерильні нейтрино в діапазоні мас до кеВ — там, де вони можуть бути кандидатами на частинки темної матерії.
Результати дослідження опублікованів журналі Nature 3 грудня.
Читайте також:
Космічні вузли. 150-річна гіпотеза пояснює, чому у Всесвіті переважає матерія
