KATRIN помог взвесить нейтрино

25.09.2019

Нейтрино можно отнести к самым странным субатомным частицам. За счет очень маленькой массы и отсутствия электрического заряда нейтрино практически не взаимодействуют с обычной материей, они абсолютно беспрепятственно могут пронизывать скопления материи, такие, как планеты и даже звезды. Ученые в течение нескольких десятилетий пытались выяснить значение массы нейтрино при помощи различных высокочувствительных датчиков, и недавно датчик эксперимента Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) в Германии, создание которого велось на протяжении без малого двух десятилетий, выдал первые результаты.

Обладание знаниями о массе нейтрино важно для понимания того, почему нейтрино взаимодействуют с обычной материей только при помощи сил слабых ядерных взаимодействий. Кроме этого, с точки зрения квантовой механики, каждый тип нейтрино состоит из комбинации трех вероятностных "массовых состояний". Однако, из-за основной странности квантовой механики, можно измерить только "массовое состояние" или установить тип нейтрино, провести измерения сразу двух этих величин принципиально невозможно.

Точные измерения массы нейтрино потребовали от ученых проявления творческого подхода. Ядром эксперимента KATRIN является 10-метровая емкость, в которой находится 25 граммов радиоактивного изотопа водорода, трития. Этот водород охлажден до сверхнизкой температуры и в его среде постоянно происходит так называемый бета-распад, в результате которого один из нейтронов превращается в протон, порождая дополнительный электрон и электронное антинейтрино, масса которого соответствует массе обычного электронного нейтрино.

Продукты бета-распада попадают в активную область датчика-спектрометра, размером с жилой дом, который позволяет измерить энергию электронов. Суть эксперимента заключается в том, что электрон и нейтрино всегда получают некоторую часть энергии, выделившейся во время реакции распада. Это количество может колебаться от случая к случаю, но пропорция распределения энергии между электроном и нейтрино всегда остается неизменной. И в результате работы датчика получается график, форма которого позволяет вычислить максимальную энергию для каждого "массового состояния" нейтрино.

После 28 дней работы и сбора данных, ученые эксперимента KATRIN получили минимальное значение средней суммы трех массовых состояний нейтрино на уровне меньше 0.1 эВ (электрон-вольта), максимальное значение этого параметра составило 1.1 эВ. Для сравнения, масса-энергия электрона составляет около 500 тысяч эВ, а протона - почти один миллиард.

Полученное значение максимальной массы нейтрино почти в два раза меньше значений, которые дают другие эксперименты, к примеру, совсем недавно ученые, используя частицы нейтрино космического происхождения, вывели значение массы, равное 2.6 эВ. Однако, здесь следует учесть, что данные эксперимента KATRIN собирались в течение всего одного месяца, а впереди у ученых еще целых пять лет, в течение которых они будут собирать и анализировать новые данные.

<< Назад: Биологические часы регулируют работу иммунитета 25.09.2019

>> Вперед: Биоматериал заменит пластик 24.09.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Телевизор с жестким диском от Sanyo 12.03.2006 Компания Sanyo подготовила 32-дюймовый ЖК-телевизор YTV со встроенным 160 Гб жестким диском. HDD работает в связке с фирменным Freeview тюнером, который позволяет записывать видеосигналы. Пользователи могут настроить сохранение видео на неделю с помощью расписания Electronic Program Guide. Телевизор включает HDMI и компонентный input-интерфейсы. В продажу модель поступит в мае и будет доступна в белом и черном исполнении. Опционально к YTV можно приобрести металлическую или стеклянную стойку. Отметим, что Sanyo серьезно настроилась на захват рынка ЖК-телевизоров. Недавно она заключила соглашение с Quanta, которое позволит обеим наладить полномасштабный выпуск качественных моделей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026