Физики впервые измерили размер нейтрино, и они оказались неожиданно большими
Представьте себе частицу, настолько неуловимую, что она способна пронзить насквозь Землю, даже не заметив этого. Речь идёт о нейтрино — одной из самых загадочных и малоизученных частиц во Вселенной. Долгое время физики даже не могли точно сказать, есть ли у нейтрино масса. А вопрос о размере этих «призраков» микромира и вовсе казался чем-то из области фантастики. Но, похоже, завеса тайны начинает приоткрываться.
Международная команда учёных, опубликовавшая свои результаты в престижном журнале Nature, сделала, казалось бы, невозможное: они с определённой долей точности измерили «размер» нейтрино. И, честно говоря, результаты оказались весьма неожиданными.
Как поймать неуловимое? Или хитроумный эксперимент с бериллием
Как вообще можно измерить то, что практически не взаимодействует с материей? Здесь на помощь пришла… радиоактивность. В чём же дело? Учёные сфокусировались на процессе радиоактивного распада бериллия. При этом один из электронов атома бериллия «сливается» с протоном, превращая его в нейтрон. В результате этой «внутриатомной трансформации» образуется атом лития. Но самое интересное происходит дальше.
Высвобождается энергия. И эта энергия, словно невидимый бильярдный кий, толкает новоиспечённый атом лития в одну сторону, а одновременно с этим вылетающее нейтрино — в противоположную. Помните третий закон Ньютона, который мы учили в школе? Действие равно противодействию! Именно этот принцип и лёг в основу эксперимента.
Учёные поместили бериллий в ускоритель частиц (чтобы «запустить» процесс распада) и окружили его сверхчувствительными детекторами. Эти детекторы, словно неутомимые стражи, фиксировали малейшие изменения импульса атомов лития. А знаете, что? По этим изменениям, как по косвенным уликам, удалось вычислить характеристики «убегающего» нейтрино, в том числе и его «размер».
Больше, чем кажется: что на самом деле измерили физики?
Полученное значение — 6,2 пикометра (это одна триллионная часть метра!). Много это или мало? Для сравнения, размер атомного ядра — в тысячи раз меньше! И вот тут начинается самое интересное.
Дело в том, что, говоря о «размере» нейтрино, физики имеют в виду не совсем то, что мы привыкли понимать под этим словом. Речь идёт не о жёстких границах, как у, скажем, теннисного мяча. Нейтрино — это квантовомеханический объект, а значит, его поведение описывается законами вероятности. То, что измерили учёные, — это, по сути, пространственная протяженность волнового пакета нейтрино, область, где вероятность обнаружить эту частицу наиболее высока.
И эта область оказалась значительно больше, чем размеры атомных ядер! Это открытие не просто добавляет ещё один штрих к портрету нейтрино, но и заставляет по-новому взглянуть на его квантовую природу.
Зачем нам это знать? Перспективы и загадки
Почему же так важно понимать, насколько «велики» (пусть и в квантовом смысле) нейтрино? Ответ прост: это знание необходимо для создания более эффективных детекторов этих частиц. Сейчас детекторы нейтрино представляют собой гигантские сооружения — подземные резервуары, заполненные тоннами воды или других веществ. И все это ради того, чтобы «поймать» хотя бы несколько неуловимых нейтрино.
Более точное понимание «размера» и других свойств нейтрино позволит, возможно, в будущем создать более компактные и чувствительные детекторы. А это, в свою очередь, откроет новые горизонты в изучении Вселенной. Ведь нейтрино — это не просто экзотические частицы. Они — свидетели самых грандиозных событий, происходящих в космосе, таких как взрывы сверхновых звёзд. Изучая нейтрино, мы можем узнать больше о фундаментальных законах природы и, возможно, даже разгадать одну из главных тайн мироздания: почему во Вселенной так много материи и так мало антиматерии.
Так что, несмотря на свою «призрачность», нейтрино, похоже, играют далеко не последнюю роль в устройстве нашего мира. И, кто знает, какие ещё удивительные открытия ждут нас впереди, на этом увлекательном пути познания!
