სიახლეები
ნეიტრინოები წარმოადგენენ ამჟამად ცნობილ ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის ყველაზე იდუმალი ობიექტებს. ისინი არა მარტო ყველაზე რთულად დასაფიქსირებელი ნაწილაკები არიან, არამედ მოძრაობის დროს განიცდიან ოსცილაციებს - მუდმივად გადადიან ერთმანეთში, ანუ იცვლიან თაობას (არომატს).
ნაწილაკების სტანდარტული მოდელის თანახმად ნეიტრინოები უმასო უნდა იყვნენ, თუმცა ოსცილაციები არაპირდაპირად მიუთითებს, რომ ნეიტრინოებს გააჩნიათ მასა. აღსანიშნავია, რომ ოსცილაციების ექსპერიმენტებში იზომება არა პირდაპირ ნეიტრინოს მასა, არამედ სამი სხვადასხვა ნეიტრინული მდგომარეობების მასების კვადრატების სხვაობა (7.5×10−5 და 2,5×10−3 eV2 შესაბამისად).
ნეიტრინოს მასის შეფასების განსხვავებული მეთოდია რელიქტური გამოსხივების და გალაქტიკების შესწავლა. კოსმოლოგიიდან სამივე ტიპის ნეიტრინოების მასების ჯამისთვის შეზღუდვა წარმოადგენს 0.12 eV-ს.
არსებობს ასევე ნეიტრინოების მასის შეფასების მეთოდი ე.წ. ორმაგი ბეტა-დაშლის ექსპერიმენტებით. თუმცა ამ შემთხვევაში შედეგი დამოკიდებულია ჯერ-ჯერობით დაუდგენელ ფაქტზე - წარმოადგენს თუ არა ნეიტრინო თავის ანტინაწილაკს (მაიორანას ნაწილაკს) თუ არა.
ნეიტრინოს მასის პირდაპირი შეფასების ყველაზე სუფთა ექსპერიმენტი არის ჩვეულებრივი ბეტა-დაშლის შესწავლა, რომელის იდეაც მრავალი წლის წინ შემოგვთავაზა ენრიკო ფერმიმ. ამ რეაქციის დროს გამოყოფილ ენერგიას ერთმანეთში ინაწილებენ ელექტრონები და დაუმზერადი ნეიტრინოები. თუ ნეიტრინოს მასა გააჩნია, მაშინ უნდა გამოჩნდეს მისი წვლილი ელექტრონის ენერგიის განაწილების ზუსტად კიდესთან. ამ წვლილის ზუსტი გაზომვებისთვის მოლეკულური ტრიტიუმის (წყალბადის არასტაბილური იზოტოპი) ბეტა-დაშლებში, კარლსრუეს ტექნოლოგიური ინსტიტუტში (KIT) შეიქმნა კოლაბორაცია KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino). 2022 წლის 14 თებერვალს Nature Physics-მა გამოაქვეყნა კოლაბორაციის ბოლო სამი წლის შედეგები. ნეიტრინოს მასის ზედა ზღვარი გამოვიდა 0.8 eV და პირველად ჩამოცდა 1 eV მნიშვნელობას, ანუ დაუახლოვდა კოსმოლოგიურ შეზღუდვებს.
ასეთი ზუსტი შედეგი მიღწეული იქნა ტრიტიუმის მაღალი აქტივობის მქონე წყაროს (1011 ბეკერელის რიგის) გამოყენებით, ფონური ხმაურის შემცირებით (0.1 ანათვალი წამში), ელექტრონების ენერგიის მაღალი გარჩევადობით (რამდენიმე eV-ის რიგის) და დაზუსტებული თეორიული დათვლების გამოყენებით. წყაროს წარმოადგენდა 10 მეტრიანი მილი, რომელშიც 30 კელვინ ტემპერატურაზე დღე-ღამეში ცირკულირებდა 40 გრამი მოლეკულური ტრიტიუმის გაზი. ელექტრონის ენერგია იზომებოდა 200 ტონიანი სპექტრომეტრით, რომელსაც გააჩნდა მაგნიტური კოლიმირების და ელექტრო-სტატიკური პოტენციალით ფილტრაციის სისტემები.
დაკვირვებების 1,000 დღიან პერიოდში KATRIN-ის ფიზიკოსებმა დააფიქსირეს 3.7 × 106 ბეტა-ელექტრონი 40 eV-ს დიაპაზონში ენერგიის სპექტრის ბოლოში. მიღებულ მონაცემებს ისინი ადარებდნენ ფერმის თეორიით მიღებულ ფუნქციას. ერთ-ერთი შესადარებელი პარამეტრი იყო ელექტრონული ანტინეიტრინოს მასის კვადრატი, რომელიც აღმოჩნდა 0.26 ± 0,34 eV2-ის ტოლი. მიღებული შედეგი არ გვაძლევს პასუხს კითხვაზე - გააჩნია თუ არა ნეიტრინოს მასა. თუმცა იძლევა შეზღუდვებს მის ზედა მნიშვნელობაზე.
KATRIN-ის ექსპერიმენტზე ნეიტრინოს მასების გაზომვა გაგრძელდება 2024 წლამდე. დაგეგმილია სიგნალების სტატისტიკის შემდგომი გაზრდა და ფონის შემცირება. ამჟამად მიმდინარეობს ახალი დეტექტორული სიტემის (TRISTAN) დამუშავება, რომელიც გადაიბარებს KATRIN ექსპერიმენტის ზოგიერთ ამოცანას. ამიტომ 2025 წლიდან KATRIN გადაერთვება სტერილური ნეიტრინოს ძიებებზე KeV ენერგიის დიაპაზონში. ერთ-ერთი მოდელის თანახმად, სწორედ სტერილური ნეიტრინოები ქმნიან იდუმალ ფარულ მატერიას, რომელიც სამყაროს სტრუქტურის მნიშვნელოვანი ნაწილია.
წყარო
