Международная команда ученых опубликовала первые результаты одного из самых загадочных экспериментов в современной науке. Группа проанализировала данные, собранные за «две тонны-лет», что эквивалентно двухлетнему сбору данных детектором весом в одну тонну, и уточнила возможные границы существования безнейтринного двойного бета-распада. Работа была опубликована в авторитетном научном журнале Science.
Глубоко под горой Гран-Сассо в центральной Италии физики продолжают проект CUORE, в котором участвуют исследователи из десятков научных центров мира. Цель эксперимента — обнаружить редчайший ядерный процесс. Если удастся доказать, что нейтрино является собственной античастицей, так называемой частицей Майораны, это может изменить фундаментальные представления о строении материи. Такое открытие могло бы объяснить, почему во Вселенной материи значительно больше, чем антиматерии, и стало бы первым подтверждением существования физики за пределами Стандартной модели.
Чтобы зафиксировать столь редкое событие, ученые проводят наблюдения в условиях экстремальной чистоты. Детектор расположен на глубине почти в километр под горными породами и дополнительно защищен от фоновой радиации свинцом, который был извлечен с затонувшего две тысячи лет назад римского корабля. Однако даже на такой глубине эксперимент сталкивается с помехами от внешних вибраций, начиная от человеческих голосов и заканчивая землетрясениями и шумом прибоя на побережье Италии.
Для решения этой проблемы команда разработала специальный алгоритм, который работает по принципу шумоподавляющих наушников, но в масштабах целой лаборатории. Профессор Йельского университета Рэйна Маруяма объяснила, что ученые сосредоточились на изучении внешних вибраций и научились математически вычитать их из полученных данных. Для этого было установлено более двух десятков сенсоров, измеряющих температуру, звук, вибрации и электромагнитные помехи, с помощью которых система была обучена отличать реальный сигнал от «шума».
Согласно последним результатам, если безнейтринный распад действительно существует, то его частота не превышает одного случая на 50 септиллионов лет. Ученые уверены, что даже если за годы работы CUORE так и не удастся поймать искомый сигнал, каждое новое измерение приближает их к разгадке одной из главных тайн мироздания — истинной природы нейтрино.