Нейтринные обсерватории определят примерную массу нейтрино к 2030 году

Европейские и американские физики оценили возможность использования уже существующих детекторов нейтрино, таких как IceCube, Super-Kamiokande и ORCA, для оценки всех параметров осцилляций нейтрино и определения диапазона масс этих частиц.
Источник: Reuters

ТАСС, 12 декабря. Европейские и американские физики прогнозируют, что уже существующие нейтринные обсерватории обладают достаточной мощностью и чувствительностью для того, чтобы к 2030 году определить примерную массу нейтрино, а также точно замерить частоту превращений этих частиц. Выводы ученых были опубликованы в статье в журнале Physical Review X.

«Мы оценили возможность использования уже существующих детекторов нейтрино, таких как IceCube, Super-Kamiokande и ORCA, для оценки всех параметров осцилляций нейтрино и определения диапазона масс этих частиц. Проведенные нами расчеты показывают, что эти установки позволят определить эти параметры с 99% уровнем точности и высокой статистической значимостью к 2030 году», — пишут исследователи.

К такому выводу пришла группа европейских и американских физиков под руководством доцента Гарвардского университета (США) Карлоса Аргуэллеса-Делгадо при оценке того, смогут ли уже существующие наблюдательные приборы решить одну из главных загадок физики, связанную с наличием массы у нейтрино. Нейтрино представляют собой самые легкие и многочисленные элементарные частицы, которые взаимодействуют с окружающим миром посредством гравитации и так называемых слабых взаимодействий.

В середине прошлого века физики выяснили, что существует три сорта подобных частиц — тау, электронные и мюонные нейтрино и антинейтрино. Чуть позже ученые обнаружили, что нейтрино разных видов умеют периодически превращаться друг в друга. Сам факт существования этих превращений, так называемых нейтринных осцилляций, указывает на то, что нейтрино обладают ненулевой массой, что не укладывается в Стандартную модель физики частиц.

Для определения этой массы сейчас строятся новые крупные детекторы нейтрино, такие как японская установка Hyper-Kamiokande и американский проект DUNE. Аргуэллес-Делгадо и его коллеги подготовили первые детальные оценки того, как много данных соберут в ближайшие годы уже существующие нейтринные обсерватории, и оценили то, хватит ли этих сведений для определения массы нейтрино и характеристик нейтринных осцилляций еще до запуска новых поколений детекторов.

Проведенные ими расчеты показали, что существующие установки наберут нужный объем данных уже в ближайшие годы, и к 2030 году у физиков будет достаточно сведений для того, чтобы с 99% точностью вычислить частоту некоторых форм нейтринных осцилляций, а также определить примерную массу этих частиц. Это приблизит ученых к разгадке одной из главных загадок физики и поможет понять, в какую сторону нужно будет ориентировать работу новых детекторов, подытожили Аргуэллес-Делгадо и его коллеги.