На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)

Мировое обозрение

163 подписчика

Свежие комментарии

  • Любовь Ткаченко
    Так они же не знают, что такое ценности и демократия. Как можно продвигать то, к чему даже не прикасались.Демократы выберут...
  • Любовь Ткаченко
    Волчанск, это Харьковская область, а не Сумская.Харьков на грани:...
  • Геннадий Свешников
    Он, завоевал это звание,с микрофоном в руках на поле боя👁️✍️🦻Военкор Поддубный...

Физики впервые измерили размер нейтрино, и они оказались неожиданно большими

Представьте себе частицу, настолько неуловимую, что она способна пронзить насквозь Землю, даже не заметив этого. Речь идёт о нейтрино — одной из самых загадочных и малоизученных частиц во Вселенной. Долгое время физики даже не могли точно сказать, есть ли у нейтрино масса. А вопрос о размере этих «призраков» микромира и вовсе казался чем-то из области фантастики.

Но, похоже, завеса тайны начинает приоткрываться.

Международная команда учёных, опубликовавшая свои результаты в престижном журнале Nature, сделала, казалось бы, невозможное: они с определённой долей точности измерили «размер» нейтрино. И, честно говоря, результаты оказались весьма неожиданными.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Как поймать неуловимое? Или хитроумный эксперимент с бериллием

Как вообще можно измерить то, что практически не взаимодействует с материей? Здесь на помощь пришла… радиоактивность. В чём же дело? Учёные сфокусировались на процессе радиоактивного распада бериллия. При этом один из электронов атома бериллия «сливается» с протоном, превращая его в нейтрон. В результате этой «внутриатомной трансформации» образуется атом лития. Но самое интересное происходит дальше.

Высвобождается энергия. И эта энергия, словно невидимый бильярдный кий, толкает новоиспечённый атом лития в одну сторону, а одновременно с этим вылетающее нейтрино — в противоположную. Помните третий закон Ньютона, который мы учили в школе? Действие равно противодействию! Именно этот принцип и лёг в основу эксперимента.

Учёные поместили бериллий в ускоритель частиц (чтобы «запустить» процесс распада) и окружили его сверхчувствительными детекторами. Эти детекторы, словно неутомимые стражи, фиксировали малейшие изменения импульса атомов лития. А знаете, что? По этим изменениям, как по косвенным уликам, удалось вычислить характеристики «убегающего» нейтрино, в том числе и его «размер».

Схема датчика STJ с пятью слоями, описанными в тексте. Радиоактивный источник 7Be вкраплен в решетку Ta поглощающего слоя. На увеличенном изображении (вверху справа) показано конечное состояние после EC-распада, включая отдачу 7Li и νe. Цитирование: Smolsky, J., Leach, K.G., Abells, R. et al. Direct experimental constraints on the spatial extent of a neutrino wavepacket. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08479-6
Автор: Smolsky, J., Leach, K.G., Abells, R. et al. Источник: www.nature.com
Больше, чем кажется: что на самом деле измерили физики?

Полученное значение — 6,2 пикометра (это одна триллионная часть метра!). Много это или мало? Для сравнения, размер атомного ядра — в тысячи раз меньше! И вот тут начинается самое интересное.

Дело в том, что, говоря о «размере» нейтрино, физики имеют в виду не совсем то, что мы привыкли понимать под этим словом. Речь идёт не о жёстких границах, как у, скажем, теннисного мяча. Нейтрино — это квантовомеханический объект, а значит, его поведение описывается законами вероятности. То, что измерили учёные, — это, по сути, пространственная протяженность волнового пакета нейтрино, область, где вероятность обнаружить эту частицу наиболее высока.

И эта область оказалась значительно больше, чем размеры атомных ядер! Это открытие не просто добавляет ещё один штрих к портрету нейтрино, но и заставляет по-новому взглянуть на его квантовую природу.

a, b, Сравнение экспериментальных пределов (горизонтальные полосы) и теоретических оценок (вертикальные полосы) для пространственной протяженности волнового пакета нейтрино, создаваемого в EC-источниках (a) и реакторных β-источниках (b). Этот график отражает текущее состояние пространственных неопределенностей нейтринного волнового пакета как в эксперименте, так и в теории, взятой из литературы. Для EC-источников (а) теоретические предсказания основаны на различных масштабах локализации для νe. Синяя полоса основана на сохранении импульса и субатомной локализации, определяемой неопределенностью импульса электронной орбитали 7Li 1s. Красная и оранжевая полосы получены из двух различных предсказаний атомной локализации в горячем источнике 51Cr. Для реакторных источников в b экспериментальные пределы косвенно определяются из различных осцилляционных экспериментов. Синяя полоса от 10 пм до 400 пм — теоретическая оценка, основанная на оценках локализации в масштабе нуклона/ядра. Оранжевая и красная полосы — оценки, основанные на локализации за счет атомных взаимодействий в локальной среде реактора. Полосы в крайнем левом углу обоих графиков соответствуют сценарию, в котором ширины волновых пакетов нейтрино предпочтительны в электронно-волновых νs-моделях, соответствующих данным, и в случае реакторных источников также являются областью, в которой разделение волновых пакетов было бы заметно в JUNO. Цитирование: Smolsky, J., Leach, K.G., Abells, R. et al. Direct experimental constraints on the spatial extent of a neutrino wavepacket. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08479-6
Автор: Smolsky, J., Leach, K.G., Abells, R. et al. Источник: www.nature.com
Зачем нам это знать? Перспективы и загадки

Почему же так важно понимать, насколько «велики» (пусть и в квантовом смысле) нейтрино? Ответ прост: это знание необходимо для создания более эффективных детекторов этих частиц. Сейчас детекторы нейтрино представляют собой гигантские сооружения — подземные резервуары, заполненные тоннами воды или других веществ. И все это ради того, чтобы «поймать» хотя бы несколько неуловимых нейтрино.

Более точное понимание «размера» и других свойств нейтрино позволит, возможно, в будущем создать более компактные и чувствительные детекторы. А это, в свою очередь, откроет новые горизонты в изучении Вселенной. Ведь нейтрино — это не просто экзотические частицы. Они — свидетели самых грандиозных событий, происходящих в космосе, таких как взрывы сверхновых звёзд. Изучая нейтрино, мы можем узнать больше о фундаментальных законах природы и, возможно, даже разгадать одну из главных тайн мироздания: почему во Вселенной так много материи и так мало антиматерии.

Так что, несмотря на свою «призрачность», нейтрино, похоже, играют далеко не последнюю роль в устройстве нашего мира. И, кто знает, какие ещё удивительные открытия ждут нас впереди, на этом увлекательном пути познания!

Ссылка на первоисточник
наверх