Подземный эксперимент может открыть тайны нейтрино

Исследователи говорят, что этот эксперимент поможет ученым понять фундаментальные законы физики и решить некоторые из самых больших загадок Вселенной - в том числе, почему материи больше чем антиматерии, и, следовательно, почему «обычная» материя из которой состоят планеты, звезды и люди вообще существует.

Эксперимент собираются провести в подземной лаборатории Enriched Xenon Observatory 200 (EXO-200). В нем примут участие ученые из Калифорнийского технологического института, Стэнфордского университета, Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Министерства энергетики США. Всего в эксперименте задействовано более 80 исследователей.

Во время эксперимента с EXO-200 исследователи готовятся изучить природу безнейтринного двойного бета-распада. При этом, физики сузили диапазон возможных масс нейтрино - крошечных незаряженных частиц которые редко взаимодействуют с чем-либо, проходят сквозь скалы, людей и даже целые планеты почти со скоростью света.

В процессе обычного двойного бета-распада, который был впервые обнаружен в 1986 году, два нейтрона в нестабильном атоме превратились в два протона, кроме того в процессе выделились два электрона и два антинейтрино.

Но физики предположили, что два нейтрона также могут распадаться на два протона, испуская при этом два электрона и не предъявляя никаких антинейтрино. «Ученые изучали этот процесс в течение очень долгого времени», говорит Петр Фогель, старший научный сотрудник в области физики из Калифорнийского технологического института и член команды EXO-200. «Если нам удастся, то это станет фундаментальным открытием».

Нейтрино неизбежно выпускается в процессе бета-распада. Таким образом, два нейтрино, которые производятся во время двойного бета-распада должны как-то компенсировать друг друга. Для того чтобы это произошло, говорят физики, нейтрино должно иметь свои античастицы, которые позволят одному из двух нейтрино действовать в качестве антинейтрино и аннигилировать второе нейтрино. То, что нейтрино могут иметь свои античастицы не предсказывается Стандартной моделью - весьма успешной теорией, описывающей как все элементарные частицы себя ведут и взаимодействуют.

Если это безнейтринный процесс действительно существует, физики будут вынуждены пересмотреть Стандартную модель.

Этот процесс также имеет значение для космологии и происхождение материи, говорит Фогель. Сразу после Большого взрыва, Вселенная имела такое же количество материи, как и антивещества, но потом такой баланс был нарушен. Тот факт, что нейтрино могут иметь свои античастицы, возможно, сыграл ключевую роль в изменении баланса материи и антиматерии.