Німецькі вчені спростували класичні уявлення про елементарні частинки і будову Всесвіту

Експеримент KATRIN (Karl­sruhe Tri­tium Neu­tri­no) у Німеччині отримав нові результати, які спростовують існування так званих «стерильних нейтрино» — гіпотетичних частинок, що могли б розширити Стандартну модель фізики та пояснити природу темної матерії. Дослідження, опубліковане у журналі Nature, стало найточнішим прямим пошуком цих частинок і не виявило жодних ознак їхнього існування.

Нейтрино залишаються одними з найзагадковіших елементарних частинок: мільярди проходять крізь людське тіло щосекунди, майже не залишаючи слідів. Відомі три типи — електронне, мюонне і тау-нейтрино — здатні змінювати свій стан у процесі руху, що свідчить про їхню ненульову масу. Попередні експерименти фіксували відхилення у вимірюваннях, які могли натякати на існування четвертого, «стерильного» виду.

KATRIN здійснив найдетальніший аналіз енергетичного спектра електронів, що утворюються під час бета-розпаду тритію. Якби стерильні нейтрино існували, у спектрі мало б з’явитися характерне «зламання». Команда з Інституту ядерної фізики Макса Планка зафіксувала понад 36 мільйонів електронів за 259 днів між 2019 і 2021 роками, досягнувши рекордної точності вимірювань. Однак жодних ознак таких частинок знайдено не було.

Отримані результати спростовують попередні твердження про виявлення стерильних нейтрино, зокрема висновки експерименту Neutrino‑4. За словами Тьєррі Лассера з Інституту ядерної фізики Макса Планка, дані KATRIN у поєднанні з реакторними експериментами, такими як STEREO, переконливо виключають можливість існування легких стерильних нейтрино, які могли б взаємодіяти з відомими типами цих частинок.

Попри це, пошук триває. До завершення збору даних у 2025 році KATRIN планує накопичити понад 220 мільйонів вимірювань, що дозволить зменшити похибки й перевірити нові діапазони мас. У 2026 році установка отримає модернізацію під назвою TRISTAN, яка відкриє можливість досліджувати набагато важчі нейтрино — включно з тими, що можуть бути кандидатами на роль частинок темної матерії.