Ученые объединили данные NOvA и T2K и продвинулись в изучении нейтрино

Международная команда исследователей совершила важный шаг в изучении фундаментальных процессов во Вселенной, объединив результаты двух ведущих нейтринных экспериментов. Нейтрино — крошечные частицы с почти нулевой массой — проходят сквозь планеты, звезды и даже человеческие тела, редко взаимодействуя с материей. Опубликованные в журнале Nature данные позволяют лучше понять, почему Вселенная состоит из материи, а не антиматерии.


Прорыв стал возможен благодаря совместному анализу данных американского эксперимента NOvA и японского проекта T2K. Сочетание длинного пути частиц в NOvA и интенсивного короткого пучка в T2K позволило изучить поведение нейтрино и их антиподов с высокой точностью, включая проверку нарушения CP-симметрии — принципа, согласно которому материя и антиматерия должны подчиняться одинаковым законам.

Оба эксперимента используют ускорители частиц для создания пучков нейтрино, которые проходят через толщу земли к массивным детекторам. Лишь малая часть этих частиц оставляет заметный след, что требует применения сверхточных детекторов и сложного программного обеспечения для реконструкции взаимодействий. Значительный вклад внесли специалисты из Индианского университета, участвующие в разработке систем детектирования и анализе данных.

Нейтрино, существующие в трех состояниях, способны изменяться в процессе движения, что делает их уникальным инструментом для изучения преобладания материи в ранней Вселенной. Теоретически, после Большого взрыва материя и антиматерия должны были уничтожить друг друга. Небольшое смещение в пользу материи позволило сформироваться галактикам, звёздной пыли, планетам и жизни.

В NOvA пучок нейтрино проходит 810 километров от ускорителя в Национальной лаборатории Ферми до детектора в Миннесоте, а в T2K — 295 километров от ускорителя J-PARC в Токай до Super-Kamiokande под горой Икенояма. Совместный анализ данных позволил выявить различия в поведении нейтрино и антинейтрино, что может объяснять сохранение материи во Вселенной.

Руководитель проекта Марк Мессье отметил, что это значительный прогресс в ответе на фундаментальный вопрос о существовании материи вместо пустоты. Международное сотрудничество NOvA и T2K объединяет сотни ученых из США, Европы и Японии, демонстрируя эффективность глобальных научных проектов.

Технологии, созданные для экспериментов с нейтрино, включая высокоскоростную электронику и системы анализа данных, находят применение в других областях, что делает исследования ценными не только для фундаментальной физики, но и для промышленности.

Читайте также: