В обнаружении стерильных нейтрино на "Нейтрино-4" усомнились

МОСКВА, 3 декабря. /ТАСС/. Российские и зарубежные физики провели одни из самых масштабных поисков так называемых стерильных нейтрино, гипотетической четвертой формы этих частиц, наблюдая за распадами атомов трития, тяжелого изотопа водорода. Эти наблюдения поставили под сомнение обнаружение следов существования этих частиц, которые были найдены несколько лет назад в рамках эксперимента "Нейтрино-4", сообщила пресс-служба немецкого Института ядерной физики (MPIfK).

"Результаты наших замеров дополняют недавно опубликованные результаты реакторных экспериментов в рамках коллаборации Stereo, нацеленных на поиски стерильных нейтрино в другом диапазоне масс. В сумме полученные нами данные исключают существование стерильных нейтрино, которые могли бы превращаться в три других типа этих частиц и вносили значимый вклад в их осцилляции", - заявил руководитель научной группы MPIfK Тьерри Ласер, чьи слова приводит пресс-служба института.

Стерильные нейтрино представляют собой гипотетический четвертый тип этих элементарных частиц, не вписывающийся в Стандартную модель физики. Они заметно тяжелее других нейтрино и не взаимодействуют с другой материей никак иначе, кроме как посредством гравитации. Ученые серьезно задумались об их существовании после того, как нобелевские лауреаты Артур Макдональд и Такааки Каджита доказали в начале текущего столетия, что остальные нейтрино обладают ненулевой массой.

Также этот интерес был дополнительно подогрет в последние годы тем, что ученые обнаружили в ходе наблюдений за формированием нейтрино в ядерных реакторах, что число электронных нейтрино и антинейтрино, зафиксированных детекторами на определенных энергиях и расстояниях от источника, не совпадает с предсказаниями теории. Одно из самых значимых расхождений такого рода было зафиксировано в рамках эксперимента "Нейтрино-4", работавшего на базе реактора СМ-3 в Димитровграде.

Новые поиски стерильных нейтрино

Ученые, в том числе исследователи из Института ядерных исследований РАН (Москва), всесторонне проверили эти намеки на существование стерильных нейтрино, предположительно обладающих не большой, а малой массой. Для этого ученые воспользовались данными, которые были собраны при помощи установки KATRIN. Она представляет собой высокочувствительный детектор, при помощи которого ученые наблюдают за распадами ядер трития, тяжелого изотопа водорода.

Тритий нестабилен по своей природе и через некоторое время превращается в гелий-3 и при этом испускает электрон и электронное антинейтрино. Замеры энергии этих частиц в теории позволяют определить массу нейтрино и понять, как много вариаций этих частиц существует в природе. За последние годы работы этой установки ученым не удалось определить точную массу нейтрино, но при этом они существенно сузили диапазон его возможных масс, снизив ее верхнюю планку до 0,45 электронвольт.

Опираясь на эти данные, физики попытались обнаружить следы существования стерильных нейтрино в данных, собранных Katrin за первые 259 дней работы этого детектора. Для этого ученые проанализировали структуру энергетического спектра электронов, возникавших в процессе распада трития, и попытались обнаружить в нем характерный всплеск, который должен был возникать при образовании стерильных нейтрино.

Ничего подобного физикам не удалось обнаружить в результатах замеров с Katrin, что исключает существование стерильных нейтрино, способных превращаться в другие типы этих частиц, в очень широком диапазоне масс. Это ставит под сомнение популярные интерпретации результатов эксперимента "Нейтрино-4" и других подобных замеров, которые ранее указывали на возможность существования четвертого типа нейтрино с небольшой массой, подытожили физики.