By В тунелях під майже півторакілометровим шаром гірської породи в італійській Абрузії фізики наполегливо працюють над пізнанням таємниць найменших часток матерії Всесвіту. Коли радіоактивне ядро підлягає бета-розпадові, то зазвичай випромінюються дві частки: позитивно заряджений електрон і маленьке електрично нейтральне нейтрино – пише Джоанна Томпсон у часописі Scientific American.
У Laboratori Nazionali del Gran Sasso твориться експериментальна система під назвою Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double Beta Decay( LEGEND-200), яку запроєктовано для того, щоб дослідити, чи можливим є бета-розпад без появи кінцевого нейтрино. Відповідь на це запитання може вплинути на наше розуміння процесів, відповідальних за виникнення матерії.
«Безнейтриновий подвійний бета-розпад», якщо взагалі існує, то трапляється дуже рідко. Вирішування, чи електрони появилися без супроводу нейтрино, є дуже важким, оскільки нейтрино є скрізь присутніми; в кожній секунді мільярди цих часток пронизують наскрізь наші тіла і масово виникають в експериментальній системі, коли випромінювання, що доходить з довкілля, впливає на вимірювальну апаратуру.
Власне через це науковці «для початку намагаються селекціонувати матеріали з дуже низьким вмістом радіоактивних ядер, а потім шукають різних трюків, що дозволяють видалити тло [часток]» – пояснює Мішель Долінскі, фізичка елементарних часток з Drexel University, котра не бере участі в реалізації проєкту.
В експерименті LEGEND-200 будуть використані кристали германію з низьким вмістом радіоактивних ядер, котрі водночас будуть виконувати функцію джерела бета-розпадів і детектора нейтрино. Щоб видалити тло часток, вимірювальну систему занурили в посудину з рідким аргоном і оточили водою. Стержень з германієм оточений зеленими світловодами і рефлекторним шаром, котрий відбиває розпорошені частки.
Якщо в експерименті LEGEND-200 вдасться помітити безнейтриновий подвійний бета-розпад, це означатиме, що на противагу до протонів, електронів та інших елементарних часток, котрі мають окрему античастку, яка спричиняє їхню анігіляцію при взаємному контакті, нейтрино є своїми власними античастками і можуть взаємно знешкоджуватись. Якщо це так, то підчас подвійного бета-розпаду виникають два нейтрино, котрі відразу ж між собою анігілюють, призводячи до того, що жодного з нейтрино не вдається помітити. «Це дуже важливий елемент розумування, що пояснює причини домінації матерії над антиматерією у ранньому Всесвіті, котра уможливила його еволюцію до нинішнього стану» – пояснює Долінскі.
Лаура Баудіс, експериментальна фізичка з Universität Zürich і учасниця проєкту LEGEND, не приховує хвилювання в очікуванні на перші результати вимірювань, котрі мали з’явитися в другій половині цього року. «Наше знання з приводу нейтрино все ще є дуже малим – пояснює вона. – Ці частки приховують чимало несподіванок».
