Глубоко под Апеннинскими горами, в чане с тремя тоннами жидкого ксенона, раз в несколько дней что-то едва заметно вздрагивает. Это солнечное нейтрино — частица-призрак, рождённая в термоядерном пекле Солнца, — пролетела 150 миллионов километров сквозь пустоту и горную породу, чтобы наконец столкнуться с ядром ксенона. Детектор XENONnT, словно терпеливый ловец жемчуга, семь лет собирал такие редкие всплески света и накопил их достаточно, чтобы уверенно заявить: сигнал есть.
Нейтрино почти не взаимодействуют с веществом — триллионы таких частиц проходят через ваше тело каждую секунду, не задев ни одного атома. Но иногда, очень редко, нейтрино ударяет прямо в ядро ксенона, и то отскакивает, как бильярдный шар от удара кия. Вспышка света от этого отскока и есть добыча детектора. За семь лет наблюдений физики насчитали около 11 таких событий от нейтрино, родившихся при распаде бора-8 в недрах Солнца. Это позволило измерить поток солнечных нейтрино — он совпал с прежними оценками, но теперь с лучшей точностью.
Этот туман и стал главным ограничением для охоты на лёгкую тёмную материю. Учёные увеличили время наблюдения на 93% по сравнению с прошлым поиском, но чувствительность к гипотетическим частицам массой 5 ГэВ (примерно как пять протонов) выросла всего на 10%. Дальнейшее накопление данных почти не поможет: нейтринный фон уже не перекричать. Зато те же данные позволили измерить угол смешивания в слабом взаимодействии при сверхнизких энергиях — величину, которая проверяет Стандартную модель физики частиц. Пока всё сходится с теорией, но теперь у нас есть линейка, чтобы мерить отклонения.
Так подземный детектор, построенный для поиска тёмной материи, стал ещё и точным инструментом для изучения Солнца и фундаментальных сил. Каждый пойманный призрак — это и весточка из центра звезды, и строгий экзамен для наших представлений о Вселенной.
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.06002
We report a 3.3 $$\sigma$$ measurement of coherent elastic neutrino-nucleus scattering from solar $$^8$$B neutrinos using a 6.77 t$$\times$$yr exposure from the XENONnT experiment, inferring a solar $$^8$$B neutrino flux of $$(5_{-2}^{+3})\times 10^6\,\mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}$$, consistent with previous measurements. In the presence of the $$^8$$B "neutrino fog", we find no evidence for light dark matter, and observe diminishing returns in sensitivity with increasing exposure. A 93% increase in exposure from the previous search improves the median sensitivity to 5 GeV/$$c^2$$ weakly interacting massive particles-nucleon cross section by 10%. The dataset was also used to measure the weak mixing angle at $$\sim$$ 0.02 GeV/$$c$$ momentum transfer and constrain physics beyond the Standard Model.
За время семилетнего эксперимента через детектор XENONnT прошло около $10^{28}$ солнечных нейтрино, но лишь примерно 11 из них оставили заметный след — настолько эти частицы нелюдимы.
В романе Артура Кларка «Солнечная буря» нейтрино используются для связи сквозь толщу Земли — почти как в реальном эксперименте, где частицы проходят сквозь горы, не замечая их.