Российские ученые выяснили, как найти точную массу нейтрино | Популярный Университет

Российские ученые выяснили, как найти точную массу нейтрино

Массу нейтрино измерят точно

Исследователи Института ядерных исследований РАН предложили новый способ анализа данных, полученных при исследовании крупномасштабной структуры Вселенной. Это поможет наиболее точно установить массы нейтрино и различные космологические параметры. Статья опубликована в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.

Стандартная модель — одна из важнейших теорий, которая описывает электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия. Однако, она не описывает ряд явлений в области физики частиц, а также противоречит некоторым астрофизическим наблюдениям. В частности, Стандартная модель не содержит подходящих кандидатов на роль темной материи и темной энергии. Другой ее недостаток в том, что она не включает в себя гравитационные взаимодействия.

Возникла проблема и в описании нейтрино. Эти частицы рождаются в результате ядерных и термоядерных реакций, протекающих в дальнем космосе. Они чрезвычайно слабо взаимодействуют с материей и в Стандартной модели считаются безмассовыми. Но эксперименты позволили выяснить, что как минимум два вида нейтрино имеют массы.

Прямые методы (при наблюдении за бета-распадом легких ядер) не позволяют измерить массы нейтрино с достаточной точностью, но возможно установить их сумму с помощью космологических данных. Наиболее перспективным подходом в этом направлении считается исследование распределения материи по Вселенной. Новые данные об этом будут получены с запуском космической обсерватории «Евклид» в 2022 году.

Эффект от массивных нейтрино в крупномасштабной структуре Вселенной проявляется на достаточно малых расстояниях. Материя образует сгустки, образование которых не удается описать в рамках привычной линейной теории. В новой работе российские ученые использовали теоретический подход на базе космологической теории возмущений.

Они применяли для анализа наиболее распространенный и надежный метод Монте-Карло марковских цепей. Его суть заключается в том, что теоретические предсказания для наблюдаемых величин вычисляются в каждой точке пространства параметров космологической модели. Однако в данном случае использование метода оказалось практически нереализуемым из-за очень сложных вычислений. Тогда ученые разработали алгоритм, который позволил получить подробный анализ крупномасштабной структуры Вселенной на базе космологической теории возмущений.

Чтобы спрогнозировать, насколько точно будет возможно определить массу нейтрино с новыми космологическими данными, авторы смоделировали статистическую ошибку космической миссии «Евклид». Результаты моделирования Монте-Карло показали, что совместный анализ данных «Евклид» и космической обсерватории «Планк» позволит определить сумму масс нейтрино с точностью, на порядок превышающей сегодняшнюю из космологических наблюдений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: