МОСКВА, 16 мая – РИА Новости. Эксперименты на японском детекторе KamLAND помогли физикам сузить пределы возможной массы нейтрино. Ученые не обнаружили следов крайне редких вариантов распада ядер ксенона-136, что говорит о более низкой массе этих частиц, чем ожидалось, рассказал французский физик Адам Фальковский.
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 показали, что нейтрино разных видов умеют периодически превращаться друг в друга и обладают ненулевой массой. Наблюдения за подобными превращениями, проведенные российскими и зарубежными физиками 10-15 лет назад, показали, что масса этих частиц крайне мала – она не может превышать 1,5-2 электронвольт.
Сегодня физики пытаются точно определить эту массу, используя детектор KamLAND, построенный в Японии в 2002 году и обновленный в 2011 году. Это устройство, представляющее собой гигантский пузырь, заполнено особой жидкостью на базе ксенона-136 – редкого изотопа этого благородного газа, чей период полураспада в несколько триллионов раз превышает возраст Вселенной.
Ксенон-136, как объясняет Фальковский, обычно превращается в барий-136, выделяя два электрона и два электронных антинейтрино в результате двойного бета-распада. После открытия феномена нейтринных осцилляций некоторые ученые начали считать, что ксенон-136 может в крайне редких случаях распадаться иным образом, не выделяя нейтрино при превращении в барий.
Если такие распады происходят, то нейтрино будут принадлежать к так называемым фермионам Майораны – особому типу элементарных частиц, главное отличительное свойство которых — то, что они являются своей собственной античастицей. Подобная природа нейтрино будет означать, что они будут самоуничтожаться при столкновениях друг с другом, а также накладывать особые ограничения на их массу "снизу" и "сверху", что должно облегчить определение их массы покоя.
Вполне возможно, что это не так на самом деле – наблюдая за вспышками в "пузыре" KamLAND на протяжении последних четырех лет, физики не смогли зафиксировать характерного "горба" в частоте рождения в нем электронов с энергией в 2,5 МэВ, которые должны появляться при таких распадах.
По словам Фальковского, это говорит сразу о нескольких вещах — о том, что масса нейтрино гораздо ниже, чем считалось ранее, а также о том, что безнейтринные распады, если они существуют, происходят еще реже, чем "нормальные" распады Xe-136. Кроме того, не исключена возможность того, что электронные нейтрино будут самыми тяжелыми, а тау-нейтрино – самыми легкими: это обратная картина того, как соотносятся массы их более осязаемых "кузенов" — электрона, мюона и таона.
Окончательная проверка майорановской сущности нейтрино, как отмечает физик, пока невозможна – детектору KamLAND не хватает чувствительности, чтобы "залезть" в ту зону масс, которая была очерчена в ходе текущего исследования. Плановая замена "пузыря", в котором сейчас плавает ксенон-136, ожидаемая в ближайшие годы, позволит достичь нужных показателей и проверить, действительно ли нейтрино являются античастицами для самих себя.
