ნეიტრინოებზე მოდის კოსმოსური სხივების სრული რაოდენობის დაახლოებით ნახევარი, ყოველ წამში 2.5 სმ² ზედაპირში დაახლოებით 100 მილიარდი ნეიტრინო გადის. ამ ნაწილაკების ძირითადი რაოდენობა მზის წიაღში პროტონების შერწყმისას იბადება, თუმცა ზოგიერთი მათგანი ჩვენი გალაქტიკის გარედანაა მოსული.

მეცნიერებმა ჯერ-ჯერობით ზუსტად არ იციან ნეიტრინოს მასის მნიშვნელობა, თუმცა ფიზიკოსები დაუახლოვდნენ ამ ამოცანის გადაწყვეტას. ჟურნალმა Physical Review Letters 25 ნოემბერს გამოაქვეყნა KATRIN კოლაბორაციის შედეგები, რომელთა თანახმადაც ნეიტრინოს მასა არ შეიძლება აღემატებოდეს 1.1 eV-ს, რაც დაახლოებით ორჯერ ნაკლებია ადრე მიღებულ ზემო ზღვართან შედარებით.

ექსპერიმენტი Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) განთავსებულია გერმანიის სამხრეთ-დასავლეთში. სამეცნიერო კომპლექსის (რომლის მშენებლობა 18 წელი გრძელდებოდა) ძირითადი ხელსაწყოა 10-მეტრიანი რეზერვუარი, რომლის ცენტრში მოთავსებულია ძალიან დაბალ ტემპერატურებზე გაციებული 25 გრამი რადიოაქტიური ტრიტიუმი (წყალბადის იზოტოპი ორი ნეიტრონით). ტრიტიუმში მუდმივად მიმდინარეობს ე. წ. ბეტა-დაშლა, რომლის შედეგადაც ერთ-ერთი ნეიტრონი გარდაიქმნება პროტონად და ბადებს ელექტრონ-ანტინეიტრინოს წყვილს. ანტინეიტრინოს მასა კი ჩვეულებრივი ელექტრონული ნეიტრინოს მასის ტოლი უნდა იყოს.

ბეტა-დაშლის პროდუქტები ხვდებიან გიგანტურ სპექტომეტრში, სადაც იზომება ელექტრონის ენერგია. ყველაზე ენერგიული ელექტრონების ენერგიის გაზომვით შესაძლებელია დავადგინოთ ექსპერიმენტში უხილავი ნეიტრინოს მინიმალური ენერგია და მასა, უფრო სწორად ნეიტრინოს სამი მასური მდგომარეობის საშუალო.

ნეიტრინო, რომელიც თეორიულად ნაწინასწარმეტყველები იქნა 1930 წელს და ფაქტიურად აღმოაჩინეს 1956 წელს, არის ერთადერთი ცნობილი ნაწილაკი რომლის მასის საკითხი ჯერ კიდევ საიდუმლოდ რჩება. ნეიტრინოს მასის დადგენა საშუალებას მოგვცემდა ინფორმაცია მიგვეღო ახალ ფიზიკაზე ნაწილაკების სტანდარტული მოდელის მიღმა და ასევე შეგვემოწმებინა თანამედროვე კოსმოლოგიური მოდელი.

მე-20 საუკუნის ბოლომდე ითვლებოდა, რომ ნეიტრინოს საერთოდ არ გააჩნია მასა. თუმცა ეს მოსაზრება უარყოფილი იქნა ნეიტრინოების ოსცილაციების აღმოჩენის შემდეგ, რისთვისაც Takaaki Kajita-მ (იაპონია) და Arthur B. McDonald-მა (კანადა) 2015 წელს ნობელის პრემია დაიმსახურეს.

ამჟამად ითვლება, რომ არსებობს სამი სახის (არომატის) ნეიტრინო - ელექტრონული, მიუონური და ტაუ-ნეიტრინო, რომლებიც სივრცეში მოძრაობისას ერთმანეთში გადადიან, ანუ ოსცილირებენ. ეს კი შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ნეიტრინოებს მასები ექნებოდათ. ნეიტრინოების ოსცილაციის ბოლო მონაცემების თანახმად ნეიტრინოს მასა არ შეიძლება იყოს 0,05 eV-ზე ნაკლები. მეორეს მხრივ კოსმოლოგიური მოდელები და გალაქტიკების კლასტერების მონაცემები ნეიტრინოს მასისთვის იძლევა 0.2 eV-ზე ნაკლებ მნიშვნელობას, რისი გაზომვის შესაძლებლობას KATRIN-ის ტიპის ექსპერიმენტები არ იძლევა. თუ გაზომვები აჩვენებს, რომ ნეიტრინოს მასა 0.2-0.3 eV-ზე ნაკლებია ფიზიკოსებს დასჭირდებათ უფრო ზუსტი ექსპერიმენტები, როგორებიცაა მაგალითად, Project 8, Electron Capture on Holmium და HOLMES, რომელთა მშენებლობაც ამჟამად მიმდინარეობს.

ნეიტრინოს მასის არსებობამ ბევრი თეორიული კითხვაც გააჩინა. სტანდარტული მოდელის ნაწილაკები მასას იღებენ ჰიგსის ველთან ურთიერთქმედების ხარჯზე. ნეიტრინოს მასა კი იმდენად მცირეა, რომ მის ასახსნელად ახალი მექანიზმის მოგონება იქნება საჭირო.

წყარო:

doi: 10.1103/PhysRevLett.123.221802