Физика

Новое исследование - Нейтрино в 6 миллионов раз легче электронов

Максимально возможная масса самого легкого нейтрино составляет 1,5 х 10 -37 килограмм. Определение массы нейтрино может помочь ученым точно измерить ускорение Вселенной.

Масса нейтрино - элементарной частицы, найденной во всей вселенной, - настолько мала, что долгое время считалось, что она равна нулю. Концепция о том, что нейтрино имеет массу, была открыта в 1998 году. За это открытие два физика Артур Б. Макдональд и Такааки Кадзита получили Нобелевскую премию по физике 2015 года.

Понимание нейтрино и механизмов, с помощью которых они получают массу, может помочь ученым раскрыть давние тайны вселенной, такие как, почему она расширяется, что удерживает ее вместе, и что составляет темную материю.

Миллиарды солнечных нейтрино проходят сквозь нас каждую секунду, даже ночью. Приблизительно 65 миллиардов нейтрино проходят через каждый квадратный сантиметр перпендикулярно направлению Солнца.

Существует три известных типа нейтрино, которые всегда присутствуют в разных соотношениях. По мере движения они изменяются между этими тремя вариантами, и это возможно только в том случае, если хотя бы два варианта содержат некоторую массу.

Недавно группа международных исследователей впервые рассчитала максимальную массу самого легкого нейтрино, используя большие астрономические данные. Они устанавили верхний предел для массы самого легкого нейтрино. Нижний предел еще не определен, так что частица может иметь нулевую массу согласно текущему пониманию.

Максимально возможная масса самого легкого нейтрино

Они использовали оригинальный метод измерения массы нейтрино, используя данные, собранные физиками частиц и космологами. Это включало ограничения из экспериментов с ускорителем частиц и данные, полученные из более чем одного миллиона галактик из BOSS (сокращение от Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) для расчета скорости расширения Вселенной.

Поскольку нейтрино крошечные и их чрезвычайно трудно изучать, исследователи хотели использовать все современные технологии для извлечения ценной информации. Они собрали данные из различных источников, включая наземные и космические телескопы, ядерные реакторы и ускорители частиц.

Используя эти данные, они подготовили структуру для математического моделирования массы нейтрино. Они рассчитали максимально возможную массу самого легкого нейтрино, равную 1,5 × 10 -37 килограмм или эквивалентную 0,086 электрон-вольт (эВ).

Это более чем в 6 миллионов раз легче, чем масса электрона. Все три версии нейтрино вместе имеют верхнюю границу 0,26 эВ.

Для обработки всей информации потребовалось более 500 000 вычислительных часов (что эквивалентно 60 годам на одном процессоре). Тот факт, что скопление галактик в массивных масштабах может рассказать нам о массе самого легкого нейтрино, ошеломляет.

Определение массы нейтрино может быть полезно для будущих космических миссий, таких как Евклид и DESI (сокращение от «Спектроскопический инструмент темной энергии»), для изучения темной материи и темной энергии и точного измерения ускорения Вселенной.

Источник: journals.aps.org

Back to top button