Нейтрино — одни из самых загадочных элементарных частиц, которые давно интересуют ученых. Они могут помочь ответить на фундаментальные вопросы, например, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии. Одной из ключевых загадок нейтрино был их размер, который важен для создания эффективных детекторов.
Международная команда под руководством Джозефа Смольского из Колорадской горной школы (США) совершила прорыв, измерив размер нейтрино. Ученые проанализировали радиоактивный распад бериллия, чтобы определить размер волнового пакета электронного нейтрино, образующегося в процессе распада.
Эксперимент заключался в наблюдении за распадом бериллия в литий. В этом процессе электрон в атоме бериллия соединяется с протоном, образуя нейтрон, и бериллий превращается в литий. При этом высвобождается энергия, которая "толкает" атом лития в одну сторону, а электронное нейтрино — в противоположную.
Команда Смольского провела этот эксперимент в ускорителе частиц, окруженном сверхчувствительными детекторами нейтрино. Измерив импульс атомов лития, ученые смогли оценить размер электронного нейтрино. Результаты показали, что минимальный размер волнового пакета электронного нейтрино составляет 6,2 пикометра (1 пикометр — это одна триллионная метра).
Этот размер отражает квантовую природу нейтрино: речь идет не о физическом размере частицы, а о неопределенности ее волнового пакета. Оказалось, что волновой пакет нейтрино значительно больше, чем типичное атомное ядро. Это открытие поможет улучшить конструкции детекторов нейтрино и продвинуть исследования этих загадочных частиц.