Физики опровергли наличие майорановских нейтрино

Вид изнутри на детектор GERDA
Вид изнутри на детектор GERDA

Международная группа физиков опровергла гипотезу о существовании майорановских нейтрино. Эти частицы должны были играть роль как нейтрино, так и антинейтрино одновременно. Эксперименты, проведенные на подземном детекторе нейтрино в итальянской подземной лаборатории Гран-Сассо, не позволили найти майорановские частицы. Подробности приводит Science Now.

Исследователи, работавшие с детектором GERDA (GERmanium Detector Array, массив германиевых детекторов) разрешили задачу поиска майорановских частиц за счет наблюдения за процессом бета-распада. Детектор нейтрино сам по себе в принципе не мог отличить обычные нейтрино или антинейтрино от майорановских частиц, которые могут выступать в качестве их обоих, поэтому ученые наблюдали за электронами, образующимися в результате двойного бета-распада.

Двойной бета-распад представляет собой процесс, в котором два нейтрона внутри ядра атома германия-76 одновременно превращаются в протоны. Это происходит за счет превращения d-кварков в u-кварки. Такое превращение вначале дает не нейтрино или антинейтрино, а W-отрицательный бозон (квант слабого взаимодействия). Далее судьба двух W- бозонов в разных теоретических моделях отличается.

В обычной, не предусматривающей экзотических частиц модели, каждый W- бозон превращается в комбинацию из электрона и электронного антинейтрино. А в модели с частицами, которые одновременно являются своими же античастицами, происходит нечто иное: один W- бозон становится майорановским нейтрино и электроном, после чего это майорановское нейтрино поглощается вторым W- бозоном, который в этот момент испускает еще один электрон. Такая последовательность событий предполагает, что процесс испускания майорановского нейтрино и электрона эквивалентен процессу поглощения майорановского нейтрино с испусканием электрона, а это, в свою очередь, возможно только тогда, когда майорановские частицы являются и нейтрино, и антинейтрино одновременно. Гипотезу о таких частицах впервые высказал итальянский физик Этторе Майорана (отсюда и название «майорановские»).

Наблюдения за детектором, в котором было 18 килограммов германия, позволило ученым зафиксировать множество электронов и попутно определить их энергию. Суммарная энергия электронов при обычном двойном бета-распаде всегда меньше теоретически возможного максимума, так как часть энергии уносят антинейтрино, а вот безнейтринный распад должен был отличаться электронами с максимально возможной энергией. Именно такие электроны искали исследователи, однако найти их не удалось, все частицы имели энергию меньше той, которая предсказывалась майорановской моделью.

Безнейтринный бета-распад пытаются зафиксировать с 1990-х годов, причем в работе по поиску майорановских частиц участвуют как европейские, так и российские физики. В 2002 году группа физиков из коллаборации «Гейдельберг-Москва» (работавшей в Гран-Сассо и ИТЭФ около десяти лет) сообщила об обнаружении безнейтринного распада, однако в том же году эти результаты признали несостоятельными другие ученые. Полемика вокруг результатов коллаборации продолжалась на протяжении нескольких лет. Новые данные основаны на двухлетней статистике, которая получена на более совершенной установке, однако и на этом физики не намерены ставить точку.

Поиск майорановских частиц важен по той причине, что такие частицы (если они есть) существенно отличаются от всех остальных и без знания о них картина мира физиков оказывается далеко не полной. Обнаружение безнейтринного распада будет означать выход физики за пределы Стандартной модели.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:03 28 марта 2017

Красный — новый черный

Зачем люди скупают допотопные компьютеры и свитеры Apple
Наука и техника
 — 
00:02 Сегодня

Фарту масти

Как простые русские парни становятся легендами киберспорта
Цель — premium
«Дочка» Hyundai — Genesis — презентовала новую модель
Мясо по-бразильски
Чем для российского рынка обернется скандал с некачественной южноамериканской говядиной
Диалектика «Платона»
Как система взимания платы становится инструментом борьбы с поборами на дорогах
Небо Индокитая
Что принесет России LIMA 2017
Как оформлялась сталь
Какие новшества готовит Росгвардия для российских владельцев стволов
Не уберегли
Как в изоляторах погибают ключевые свидетели по антикоррупционным процессам
Срисовали
Как разоблачили банду, охотившуюся на картины знаменитых художников
Красный — новый черный
Зачем люди скупают допотопные компьютеры и свитеры Apple
Фарту масти
Как простые русские парни становятся легендами киберспорта
Замороженная стволовая клетка человека Внутренние бомбы
Как клеточный суицид помогает против рака и старости
«Клетка»Приятного аппетита
Как балерины Большого театра убили и съели всех мужчин труппы
Глубины глубинки
Редкие картины русского авангарда на выставке «До востребования. Часть II»
Неиллюзорная красота
Как постичь тайны мироздания через женские формы
Михаил Айзенберг: Вне образа и подобия
Культура как способ существования
«Митинги обсуждают покруче, чем Диану Шурыгину»
Администратор «Двача» о нравах и протестных настроениях современных подростков
Поставщик мемов
Как психованный актер сражается с могущественной армией интернет-троллей
«Белые не хотят, чтобы мы размножались»
Почему чернокожие националисты хотят вернуть себе технологии пришельцев
Катя Клэп«Ты же девушка, сиди дома и вари борщи»
Как самые популярные женщины Рунета противостоят ненавидящим их школьникам
Первый тест премиального «корейца» Genesis
Смог ли обновленный Genesis G80 догнать «немецкую тройку»? Спойлер: нет
Тест: когда появились «поворотники» и ночное видение?
Непроходимый тест на знание истории… автомобиля!
Место, где живут мозги
Как выглядят штаб-квартиры известнейших автомобильных компаний
Невспаханная «Нива»
12 модификаций легендарного внедорожника, о которых вы не знали
Талант расправил плечи
Лучшие архитектурные проекты 2017 года: от города в пустыне до термальных ванн
Адская машина
Ученые и урбанисты придумали, что делать с заполонившими города автомобилями
«Если у тебя нет любовника, квартире взяться неоткуда»
Исповедь россиянки, ставшей ипотечницей в 20 лет
Тариф «Хватит»
За услуги ЖКХ можно платить в разы меньше