Квантовый размер нейтрино, вероятно, в тысячу раз больше, чем у атомного ядра
Нейтрино считаются вторыми по распространенности частицами во Вселенной после фотонов и самыми многочисленными из обладающих массой. Они так редко взаимодействуют с другими формами материи (включая научные детекторы), что получается наблюдать только очень небольшую их часть.
Когда засечь нейтрино удается, можно оценить их энергию, но многие другие измерения в значительной степени за пределами возможностей. Авторы недавно вышедшего в Nature исследования описывают нейтрино как «наименее понятые фундаментальные частицы». Прошлые оценки размера нейтрино варьировались в десять триллионов раз. Для исследования ученые использовали радиоактивный бериллий, встроенный в сверхпроводящие тантал-алюминиевые датчики. Команда позволила атомам бериллия-7 распасться на литий, в ходе процесса, который производит нейтрино.
«Точно измеряя поведение атомов лития, образующихся при распаде бериллия, мы получаем прямой доступ к квантовым свойствам нейтрино — частиц, которые, как известно, трудно обнаружить», — сказал доцент физики в университете «Колорадская горная школа» Кайл Лич, который был одним из руководителей исследования.
Подход работает потому, что нейтрино и ядро лития запутаны , так что измерения одного из них говорят нам о другом.
Команда пришла к выводу, что в этом случае нейтрино имеет пространственную ширину, большую или равную 6,2 пикометра. Это одна десятая радиуса небольшого атома , но примерно в тысячу раз больше размера атомного ядра . Тем не менее, это все еще намного меньше, чем верхний предел предыдущих исследований.
Большинство экспериментальных установок для изучения нейтрино представляют собой либо мощные ускорители частиц, такие как Большой адронный уголь, либо гигантские поля детекторов во льдах или на дне моря. Однако эта группа могла наблюдать поведение атомов лития с помощью сверхпроводящих датчиков тоньше человеческого волоса, что позволило провести эксперимент в скромной лаборатории.
«Наша работа — яркий пример того, как мелкомасштабные высокоточные эксперименты могут дополнять открытия, сделанные на больших коллайдерах частиц. Наши выводы могут иметь далеко идущие последствия — от уточнения стандартной модели физики элементарных частиц до улучшения методов обнаружения нейтрино от ядерных реакторов и астрофизических источников», — сказал Лич.
