Международная команда ученых, занимающаяся изучением свойств таинственных частиц нейтрино, получив первые результаты с новой научной экспериментальной установки EXO-200, пришла к выводу, что эти загадочные частицы ведут себя на квантовом уровне подобно другим элементарным частицам. Эксперимент EXO-200 (Enriched Xenon Observatory 200) проводится учеными Стэндфордского университета, Американского Министерства энергетики, Национальной лаборатории линейных ускорителей SLAC и других научных учреждений, в том числе и из других стран мира.

EXO-200 является одним из самых чувствительных научных инструментов, направленных на обнаружение и изучение таинственного физического явления, известного как «безнейтринный двойной бета-распад».

Если бы ученым удалось зарегистрировать факт такого вида распада, это означало бы, что нейтрино имеют другую квантовую природу, нежели обычные элементарные частицы. Однако, оборудование эксперимента EXO-200, способное обнаружить распад указанного выше вида, который, к слову, происходит один раз в 10²⁵ лет, не зарегистрировало никаких событий. А это можно принять как доказательство того факта, что нейтрино имеют такую же природу, как и обычные элементарные частицы.

«Результаты нашего эксперимента были бы более захватывающими и ошеломляющими, если бы нам удалось обнаружить следы безнейтринного двойного бета-распада» – рассказывает Джорджио Грата (Giorgio Gratta), профессор физики Стэндфордского университета и участник эксперимента EXO-200. – «Но за все время в активной области детектора было зарегистрировано всего одно единственное явление, не имеющее отношения к интересующему нас виду распада. Это означает, что посторонние вмешательства почти полностью отсутствуют, а наше оборудование имеет высокую чувствительность. Это дает нам право утверждать, что мы реально не регистрируем никаких явлений, связанных с распадом, как говорится, отсутствие результата – тоже результат».

Конечно, тот факт, что оборудование эксперимента EXO-200 ничего не регистрирует, идет вразрез с весьма спорными результатами предыдущих экспериментов, которые указывают на то, что следы безнейтринного двойного бета-распада следует искать, сузив диапазон поисков в области массы нейтрино от 140 до 380 тысяч электронвольт (единиц измерения массы, используемых в физике элементарных частиц). Для сравнения, крохотный электрон обладает массой приблизительно в 500 тысяч электронвольт.

Рис. 1.

Теперь расскажем собственно об эксперименте EXO-200. Детектор этого эксперимента представляет собой тонкостенный цилиндр, изготовленный из очень чистой меди. Цилиндр заполнен приблизительно 200-ми килограммами жидкого ксенона. Ксенон, в особенности изотоп ксенон 136, который составляет основную часть наполнителя детектора EXO-200, является одним из немногих элементов, который теоретически может распадаться в процессе безнейтринного двойного бета-распада.

Детектор опущен на глубину 2150 метров ниже уровня моря и находится в туннеле хранилища Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), расположенном в Нью-Мексико и в котором хранятся слаборадиоактивные ядерные отходы. Чистота использованных материалов и расположение детектора на большой глубине должно гарантировать, что космическое излучение и другие источники радиоактивного излучения не будут влиять на результаты эксперимента или это влияние будет сведено к минимуму.

Эксперимент EXO-200 будет собирать данные еще в течение нескольких лет. А в будущем ученые собираются создать новый детектор, в котором будет уже несколько тонн жидкого ксенона и который сможет обеспечить еще большую чувствительность для регистрации крайне редких физических явлений, которые сейчас существуют только чисто в теории.