Нейтрино — самые неуловимые из известных частиц. Каждую секунду сквозь ваше тело пролетают триллионы нейтрино от Солнца, но вы этого не замечаете: они почти не взаимодействуют с веществом. Чтобы поймать хотя бы одно, физики строят гигантские детекторы — бассейны с водой или жидким аргоном глубоко под землёй. Когда нейтрино всё же сталкивается с ядром атома, оно выбивает из него частицу, и по следу этой частицы можно понять, что произошло.
Точность таких измерений упирается в знание одной величины — как сильно нейтрино «толкает» протон или нейтрон. Эта величина называется аксиальным формфактором, и до сих пор её определяли с погрешностью до 20%. Слишком грубо для задач современной физики. Авторы работы применили метод, который раньше использовали для других частиц: расчёт на решётке — когда пространство и время разбивают на крошечные ячейки и моделируют взаимодействие на суперкомпьютере. Такой расчёт даёт математически строгий результат с полным учётом всех погрешностей.
Учёные усреднили несколько таких расчётов, сделанных разными группами, и сравнили с данными старых экспериментов, где нейтрино рассеивались на водороде и дейтерии. Совпадение получилось хорошим, но не идеальным: расчёты на решётке дают чуть меньшие значения, чем часть экспериментов. Это расхождение — не ошибка, а повод копать дальше. Возможно, в экспериментах не учтены какие-то тонкие эффекты, или в теоретических расчётах нужно уточнить модель.
Теперь у физиков есть более надёжная опора для анализа данных с будущих гигантских детекторов, таких как DUNE в США или Hyper-Kamiokande в Японии. Чем точнее мы знаем, как нейтрино взаимодействуют с веществом, тем лучше сможем разгадать их главные загадки: почему их так много, как они меняют тип на лету и почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии.
Нейтрино могут пролететь сквозь слой свинца толщиной в световой год, не задев ни одного атома.