Переводчик вслушивается в многолетний шум, пытаясь уловить одно-единственное слово. Такую задачу решают физики, охотящиеся за безнейтринным двойным бета-распадом нейтрино. Этот гипотетический процесс похож на атомное ядро, испустившее два электрона, но «забывшее» выпустить пару нейтрино. Подобная забывчивость перевернула бы наши представления о мире: она означала бы, что нейтрино — частица, которая сама себе античастица, словно человек, являющийся собственным отражением в зеркале.
Чтобы не пропустить это событие-призрак, учёные строят огромные детекторы, заполненные жидким ксеноном с изотопом ¹³⁶Xe. Но сам детектор — не идеальное ухо. Он вносит свои искажения: энергия регистрируется с небольшой ошибкой, фон от посторонних частиц маскирует сигнал, а ядерные эффекты размывают чёткую картину. Авторы новой работы создали статистический каркас, который связывает все эти факторы воедино — как настройщик, калибрующий сложный инструмент перед концертом. Они учли даже влияние конечных состояний (то, как ядро «вздрагивает» после распада) и систематические сдвиги при восстановлении энергии.
Результат такой настройки — чувствительность к периоду полураспада порядка 10²⁸ лет. Это число, переведённое на бытовой язык, означает: если бы у вас был килограмм ксенона, вам пришлось бы ждать в десять миллиардов раз дольше возраста Вселенной, чтобы увидеть хоть один распад. Но в тонне вещества таких ядер триллионы, и статистика даёт шанс. Главная награда за терпение — оценка массы нейтрино. Если безнейтринный распад существует, его частота прямо укажет, сколько весит эта частица-невидимка. А это, в свою очередь, подскажет, почему во Вселенной вообще есть вещество.
Ксенон-136 — один из немногих изотопов, способных на двойной бета-распад. В природном ксеноне его доля всего 8,9%, поэтому для экспериментов газ обогащают до 90% на центрифугах — примерно так же, как обогащают уран для АЭС, только продукт не радиоактивный, а исключительно стабильный.