RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Новости физики в Интернете


Осцилляции реакторных антинейтрино

Коллаборация Daya Bay, в которой принимают участие российские исследователи из ОИЯИ (г. Дубна), представила новые наиболее точные данные по осцилляциям электронных антинейтрино, рождающихся в атомных реакторах [1]. Уменьшение числа антинейтрино по мере их удаления от реактора даёт информацию об угле смешивания θ13, важную для решения проблемы иерархии масс и поиска нарушения CP-инвариантности в нейтринных осцилляциях. В эксперименте Daya Bay, проводимом в Китае, наблюдается обратный бета-распад анти-νe+p→e+n путём регистрации позитрона и нейтрона, захватываемого атомами гадолиния в восьми детекторах на расстояниях 500 и 1650 м от реакторов. Гадолиний составляет 0,1 % по массе в жидком сцинтилляторе, просматриваемом фотоумножителями. Из данных по 5.55×106 событиям получено sin22θ13=0,0851 ± 0,0024. Отсюда для прямого и обратного упорядочения масс Δm232=(2,466 ± 0,060) × 10−3 эВ2 и Δm232=-(2,571 ± 0,060)×10−3 эВ2, соответственно. Гипотезу об осцилляциях нейтрино впервые высказал Б. Понтекорво в 1958 г. [2] (см. также [3-5]). [1] An F P et al. Phys. Rev. Lett. 130 161802 (2023) [2] Понтекорво Б ЖЭТФ 34 247 (1958); Pontecorvo B Sov. Phys. JETP 7 172 (1958) [3] Бедняков В А, Наумов Д В, Смирнов О Ю УФН 186 233 (2016); Bednyakov V A, Naumov D V, Smirnov O Yu Phys. Usp. 59 225 (2016) [4] Куденко Ю Г УФН 188 821 (2018); Kudenko Yu G Phys. Usp. 61 739 (2018) [5] Колупаева Л Д, Гончар М О, Ольшевский А Г, Самойлов О Б УФН 193 801 (2023); Kolupaeva L D et al. Phys. Usp. 66 647 (2023)

Данные эксперимента Borexino

Хотя эксперимент Borexino по регистрации нейтрино в подземной лаборатории Гран Сассо (Италия) был завершён в октябре 2021 г., обработка накопленных в нём данных даёт новые интересные результаты. Коллаборация Borexino выполнила поиск совпадений между нейтринными событиями и всплесками гравитационных волн, наблюдавшихся интерферометрами LIGO/Virgo [6]. Нейтрино могли бы рождаться вместе с гравитационными волнами при слиянии чёрных дыр и нейтронных звёзд. Хотя совпадений не обнаружено, их отсутствие дало новые ограничения на механизмы излучения нейтрино. Анализ фазы III эксперимента Borexino, выполненный недавно самой коллаборацией Borexino, позволил уточнить величину потока и спектр солнечных нейтрино от CNO-цикла ядерных реакций в ядре Солнца [7]. Гипотеза об отсутствии регистрации CNO-нейтрино исключена на уровне достоверности 7 σ, и указанный анализ спектров нейтрино даёт предпочтение моделям Солнца с высокой металличностью. Интересно отметить, что альтернативная обработка данных эксперимента Borexino, которую провели исследователи из ИЯИ РАН и МИФИ Л.Б. Безруков, И.С. Карпиков и В.В. Синев, включив в расчёт нейтрино от распадов ядер 40K в Земле, показывает лучшее согласие с измеренными спектрами нейтрино, чем модель без 40K [8, 9]. При этом предпочтительной становится модель Солнца с малой металличностью. Наличие в Земле большого количества калия-40 должно вести также к повышенному выходу радиогенного тепла из недр Земли. [6] D. Basilico et al. Eur. Phys. J. C 83 538 (2023) [7] Appel S et al. Physical Review Letters 129 252701 (2022) [8] Bezrukov L B, Karpikov I S, Sinev V V arXiv:2304.02747 [hep-ex] [9] Безруков Л Б и др., Известия РАН. Серия физическая 87 1042 (2023)

Галактические нейтрино

Наша Галактика, особенно область её звёздного диска, видна во всем электромагнитном диапазоне, от радиоволн до гамма-лучей. Коллаборацией IceCube, регистрирующей нейтрино на детекторе в Антарктиде, представлено первое нейтринное изображение Галактики [10]. Гамма-фотоны рождаются при взаимодействии космических лучей с межзвёздным газом в Галактике, и в 1979 г. F.W. Stecker предсказал, что в тех же процессах должны рождаться нейтрино. Поток этих галактических нейтрино позже был детально рассчитан В.С. Березинским совместно с T. Gaisser, F. Halzen и T. Stanev. При изучении южной части неба, где находится центр Галактики, IceCube выделил каскадные события, связанные со взаимодействием нейтрино в объёме самого детектора. Хотя точность определения направлений по каскадным событиям ниже, чем по трековым, в каскадных событиях проще отфильтровать сильный фон атмосферных мюонов. Благодаря применению современных методов компьютерной обработки данных, известных как ``машинное обучение'', галактические нейтрино были выделены на уровне достоверности 4,5 σ. Сигнал имеет вид диффузного неоднородного излучения, сконцентрированного вблизи диска Галактики. Наличие галактической компоненты нейтрино в данных IceCube ранее было обнаружено Ю.Ю. Ковалевым, А.В. Плавиным и С.В. Троицким на основе анализа трековых событий [11]. О роли нейтрино в астрофизике см. [12]. [10] Abbasi R et al. Science 380 1338 (2023) [11] Kovalev Y, Plavin A V, Troitsky S V The Astrophysical Journal Letters 940 L41 (2022) [12] Понтекорво Б УФН 79 3 (1963); Pontekorvo B M Sov. Phys. Usp. 6 1 (1963)

Регистрация гравитационных волн в проекте NANOGrav

В 1978 г. М.В. Сажин (Государственный Астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ, Москва) предложил способ регистрации гравитационных волн от двойных массивных объектов на основе наблюдений пульсаров [13]. Гравитационные волны, проходящие между пульсарами и наблюдателем на Земле, должны возмущать пространство-время и тем самым сдвигать фазы сигналов. Коллаборация NANOGrav ранее уже получала свидетельства существования фона гравитационных волн диапазона нГц, но статистическая значимость результата была мала. В июне 2023 г. NANOGrav представила данные за 15 лет [14], где достоверность достигает (3,5-4) σ. С помощью радиотелескопов наблюдались 67 пульсаров, и были зарегистрированы скоррелированные сдвиги фаз их импульсов, соответствующие прохождению гравитационных волн. Квадрупольный характер корреляций позволил исключить иные причины сдвига фаз, в том числе, движение солнечной системы через неоднородную среду, влияющую на распространение радиоволн. В наблюдениях NANOGrav отдельные источники не видны, а регистрируется только общий стохастический фон гравитационных волн. Он имеет близкий к степенному спектр с показателем γ=3,2 ± 0,6. Похожий фон с γ=13/3 и с той же амплитудой могли создать пары сверхмассивных чёрных дыр с массами (108-1010)M☉, которые находились в центрах галактик и сближались вслед за их слияниями. Вблизи сверхмассивных чёрные дыр, вероятно, рождались и внегалактические нейтрино, зарегистрированные на IceCube [15]. Однако нельзя исключать, что фон гравитационных волн имеет другие более экзотические источники, например, фазовые переходы или коллапсы доменных стенок в ранней Вселенной. Одновременно о регистрации гравитационного фона диапазона нГц сообщили еще четыре коллаборации. Гравитационные волны большей частоты от слияний чёрных дыр звёздных масс и нейтронных звёзд уже наблюдаются с 2016 г. интерферометрами LIGO/Virgo/KAGRA, а ещё раньше излучение гравитационных волн было косвенно обнаружено по изменению орбиты двойного пульсара. [13] Сажин М В Астрономический журнал 55 65 (1978); Sazhin M V Soviet Astronomy 22, 36 (1978); [14] Agazie G et al. The Astrophysical Journal Letters 951 L8 (2023) [15] Plavin A V, Kovalev Y Y, Kovalev Y A, Troitsky S V The Astrophysical Journal 894 101 (2020)

Новостной канал

Новости физики в Интернете — раздел журнала Успехи физических наук, ежемесячно публикующего обзоры современного состояния наиболее актуальных проблем физики и смежных с нею наук. В данном обзоре новостей представлены последние открытия в физике и астрофизике.

Постоянный ведущий — Ю.Н. Ерошенко.

Материалы подготовлены на основе электронных препринтов и бюллетеней.

Физические ресурсы Рунета
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение