Данные не свидетельствуют о двойственной природе нейтрино

Нейтрино, нейтральные элементарные частицы, которые, в отличие от Стандартной модели физики, как было доказано, имеют массу. Одно из возможных объяснений этой массы может быть то, что нейтрино являются своими собственными античастицами, так называемыми фермионами Майораны.

Хотя экспериментальных данных для доказательства этого по-прежнему не хватает, ^многие теоретические расширения Стандартной модели физики предсказывают майорановскую природу нейтрино. Если эта гипотеза подтвердится, на многие ранее бывшие без ответа вопросы о происхождении нашей Вселенной и происхождении материи можно будет ответить.

Ученые ищут доказательства в эксперименте EXO-200 (Enriched Xenon Observatory), который проводится в американском штате Нью-Мексико, на глубине 650 м ниже поверхности земли. Физики из научно-исследовательской группы проф. Питера Фирлингера (Peter Fierlinger) из Excellence Cluster Universe при Техническом университете Мюнхена являются основными спонсорами этого эксперимента.

Наиболее чувствительным методом экспериментально проверить вопрос о майорановской природе нейтрино является поиск процесса, называемого «безнейтринный двойной бета-распад». Этот процесс является специальным видом радиоактивного распада, который может произойти, только если нейтрино являются своими собственными античастицами.

В эксперименте EXO-200 эти распады искали в течение нескольких лет. Из того факта, что ни один из этих распадов не был обнаружен, ученые теперь могут вывести нижний предел для периода полураспада, который, по оценкам, составляет, по крайней мере, 10²⁵ лет, что около одного миллиона миллиардов лет больше, чем возраст Вселенной.

«Хотя это измерение достигает беспрецедентной точности, вопрос о природе нейтрино может еще не быть решен, - сказал д-р Майкл Марино (Michael Marino), член исследовательской группы проф. Питера Фирлингера, отвечающий за анализ публикуемых данных. - Вот почему это остается одним из самых захватывающих вопросов физики».

Этот результат демонстрирует высокую чувствительность детектора и также будущие возможности этого метода. Поэтому измерения EXO-200 являются также основой для гораздо более масштабного будущего эксперимента, который, наконец, может подтвердить или опровергнуть майорановскую природу нейтрино.

В эксперименте EXO-200 используется жидкий ксенон, который был обогащен до 80,6% ксеноном-136 в российских центрифугах. Ксенон-136 является изотопом, которому теоретически разрешено осуществить безнейтринный двойной бета-распад. Расположение экспериментальной установки в шахте на глубине 650 м под землей обеспечивает экранирование от радиоактивных распадов и космического излучения.
Эксперимент EXO-200 проводится совместно исследовательскими группами из Канады, Швейцарии, Южной Кореи, России и США. Технический университет г. Мюнхена является единственным немецким партнером.

Это изображение показывает вставку детектора EXO-200 в криостат, находящийся на глубине 650 м под землей в шахте опытно-экспериментального завода (WIPP) вблизи Карловых Вар (Нью-Мексико).

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365