На этой неделе в НИЯУ МИФИ в Москве и Институте ядерных исследований в Троицке состоялась очередная встреча физиков ЦЕРН из коллаборации NA61, пытающихся раскрыть тайны устройства кварково-глюонной плазмы, аналога первичной материи Вселенной, и принципы взаимодействия между нейтрино, самыми неуловимыми частицами, и другими формами материи.

Направление исследований для многих из этих экспериментов, как рассказали участники встречи, были заложены еще несколько десятилетий назад силами советских и российских ученых в Троицке. Например, в начале 1990 годов отечественные физики начали измерения массы нейтрино и пришли к выводу, что она должна быть очень небольшой, получив лучшие в мире ограничения. Сегодня увеличенная копия российского детектора, получившая имя KATRIN, строится в Германии. Этот эксперимент позволит продвинуться в ограничениях еще на порядок, либо наконец измерить массу нейтрино.

Сам прибор, как пояснил академик Игорь Ткачев, сегодня получил вторую жизнь для поисков ответа на не менее важный и интересный вопрос – существует ли еще один вид нейтрино, помимо трех уже открытых частиц и античастиц такого рода. Эти частицы, так называемые «стерильные нейтрино», должны практически не взаимодействовать с другими формами материи и обладать необычно большой для известных нейтрино массой.

Он рассказал о первых результатах подобных поисков и объяснил, почему открытие этих частиц может стать «окном» в новую физику и может объяснить многие загадки Вселенной, в том числе и существование темной материи.

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.

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.