Поиск реликтовых нейтрино в эксперименте KATRIN
12
Наша Вселенная заполнена газом из нейтрино ν, оставшимся с ранних космологических эпох. Зарегистрировать эти реликтовые ν пока не представляется возможным из-за их низких энергий и малой концентрации. Тем не менее, ведутся поиски новых методов детектирования и разработка нейтринных телескопов будущего поколения, которые могли бы их регистрировать. Уже существующие детекторы также могли бы зарегистрировать реликтовые ν, если бы по какой-то неизвестной пока причине вблизи нашей Галактики существовало сильное повышение плотности их числа на много порядков по сравнению со средней космологической концентрацией. Такое повышение, но лишь в η = 1,2-20 раз действительно должно иметь место под влиянием гравитации. Новый поиск реликтовых ν выполнен с помощью детектора KATRIN, основной целью которого является измерение массы ν [1]. Эксперимент KATRIN, в котором принимают участие российские исследователи из ИЯИ РАН, является более масштабной версией эксперимента «Троицк ню-масс», проводившегося под руководством акад. В.М. Лобашёва [2]. В KATRIN с помощью кремниевого детектора и электростатической фильтрации измеряется спектр электронов от бета-распадов ядер трития 3H → 3H++e-+анти-νe и по особенностям спектра вблизи максимальной энергии, определяемой кинематикой распада, определяется масса ν [3]. На данный момент получено ограничение mν < 0,8 эВ. Реликтовые ν должны с некоторой вероятностью захватываться ядрами трития, возбуждать их и тем самым влиять на спектр бета-распада. В эксперименте KATRIN в наблюдениях 2019 г. на достигнутом уровне точности подобного влияния не обнаружено. Отсюда сделан вывод, что η < 9,7×1010. Это ограничение в несколько раз лучше, чем ограничения, полученные ранее в экспериментах в Лос-Аламосе и в Троицке.
[1] Aker M et al. Phys. Rev. Lett. 129 011806 (2022)
[2] Кравчук Л В УФН 191 1249 (2021); Kravchuk L V Phys. Usp. 64 1186 (2021)
[3] Шимковиц Ф УФН 191 1307 (2021); Simkovic F Phys. Usp. 64 1238 (2021)