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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Портативное зарядное устройство для электромобилей 03.01.2016 Норвежская компания Zaptec разработала первое портативное зарядное устройство для электромобилей. Небольшой блок, похожий на аккумулятор ноутбука, можно зарядить от обычной домашней электросети, а потом взять с собой, чтобы в любом месте и в любой момент подзарядить автомобиль. О разработке рассказывает сайт ESA. Зарядное устройство - одна из технологий, созданная в рамках программы Technology Transfer Европейского космического агентства (ESA). В частности, компания Zaptec занимается созданием инструментов для проб грунта Марса, Луны и астероидов, и технологии, созданные в процессе этой работы, адаптирует и для "земных" целей. Работая над созданием дрели для бурения в космосе, инженеры разработали технологию, которая оказалась очень полезной для проектирования зарядного устройства для электромобиля. Так как для бурения в космосе привычные нам дрели с вращающимся сверлом неэффективны, у компании стояла задача разработать новый метод. Было решено использовать плазму в качестве режущей кромки. Далее встал вопрос о снабжении инструмента энергией, ведь в условиях полета, например, на Марс возможности крайне ограничены - всего 100 ватт, солнечная энергия и небольшие батареи. Тогда инженеры и сконструировали небольшой трансформатор, который заряжается от маломощной сети, а потом может питать энергией инструмент. Именно эту технологию применили в описываемом зарядном устройстве - благодаря низкому энергопотреблению его можно подключить к обычной, бытовой электросети, а затем положить в багажник, отправляясь в далекое путешествие.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025