Вес нейтрино: ученые намерены определить массу легчайшей материи во Вселенной

18 Окт 2016 | Автор: | Комментариев нет »

Немецкие ученые из Технологического института Карлсруэ начали эксперимент под названием KATRIN, в рамках которого они попытаются определить массу легчайшей материи во Вселенной - нейтрино.

Об этом сообщает пресс-служба заведения.

Нейтрино представляют собой мельчайшие элементарные частицы, которые "общаются" с окружающей материей только посредством гравитации и так называемых слабых взаимодействий, проявляющихся лишь на расстояниях, существенно меньше размеров ядра атома. В середине прошлого века ученые открыли три вида таких частиц — тау, мюонные и электронные нейтрино и их "злые близнецы"-антинейтрино.

Наблюдения за Солнцем в 1960 годах и эксперименты нобелевских лауреатов Артура Макдональда и Такааки Каджиты раскрыли две важные вещи – то, что нейтрино разных видов умеют периодически превращаться друг в друга – этот процесс ученые называют "осцилляциями" и то, что они обладают ненулевой массой. С тех пор ученые наблюдают за этим процессом, пытаясь вычислить массу нейтрино по тому, как "охотно" разные типы этих частиц превращаются в два других их вида.

Немецкие физики решили подойти к этой проблеме с обратной стороны – в рамках эксперимента KATRIN они попытаются вычислить массу "неуловимых" частиц при помощи своеобразного метода исключения.

Ключом к ней служат атомы трития – тяжелого изотопа водорода, в ядре которого содержится два нейтрона и один протон. Тритий нестабилен по своей природе, и со временем он превращается в гелий-3, испуская при этом один электрон и электронное антинейтрино. В соответствии с законом сохранения энергии, "осколки" распавшегося ядра будут иметь в сумме ту же энергию, что и оно само, что позволяет вычислить массу неизвестной частицы, замеряя массы других фрагментов деления.

Руководствуясь этой простой идеей, немецкие ученые собрали гигантский "чан" с водой, покрытый специальными фотодетекторами и источниками магнитных полей, в начале которого находится небольшая емкость с тритием. Когда ядро тяжелого водорода распадается, рождающийся в результате этого электрон "подхватывается" магнитными полями и отправляется на специальный детектор, который измеряет его массу.

Подобные измерения, по текущим планам физиков, будут идти около пяти лет, что позволит накопить достаточно данных для того, чтобы измерить массу электрона с точностью, превышающей 0,2 электронвольт (один электронвольт – величина энергии, примерно эквивалентная массе в 10 в минус 36 степени килограмм).

Столь высокая точность измерений нужна ученым по той причине, что масса нейтрино крайне мала – последние эксперименты на детекторе KamLAND-Zen показывают, что эти частицы могут весить в несколько раз или даже в десятки раз меньше, чем предполагаемая их масса – около 1-2 электронвольт. Несмотря на столь высокие требования, участники проекта, как передает журнал Symmetry, настроены оптимистично и ожидают получить первые результаты уже в 2017 году.

Позже к подобным измерениям могут подключиться американские ученые, занимающиеся схожими, но несколько другими экспериментами с тритием в рамках проекта Project 8. Его чувствительность в теории будет выше, чем у KATRIN, однако данный детектор еще только вступил в первые фазы проектирования и постройки.

Источник:ria.ru
Источник: tech.obozrevatel.com

Здесь вы можете написать комментарий

* Обязательные для заполнения поля
Twitter-новости
Наши партнёры
Читать нас
Связаться с нами
Наши контакты

hardlod@gmail.com

О сайте

Все материалы на данном сайте взяты из открытых источников — имеют обратную ссылку на материал в интернете или присланы посетителями сайта и предоставляются исключительно в ознакомительных целях. Права на материалы принадлежат их владельцам. Администрация сайта ответственности за содержание материала не несет. Если Вы обнаружили на нашем сайте материалы, которые нарушают авторские права, принадлежащие Вам, Вашей компании или организации, пожалуйста, сообщите нам.