Солнечные нейтрино — крошечные частицы, рождающиеся в недрах Солнца каждую секунду триллионами. Они проходят сквозь Землю, почти не замечая её, и долгое время считались абсолютно стабильными. Но, возможно, и они способны «стареть» — незаметно распадаться, исчезая по пути к нам. Проверить это взялись физики, работающие с детекторами тёмной материи.
В их распоряжении оказались три гигантские установки: XENONnT, PandaX-4T и LUX-ZEPLIN. Каждая из них — это несколько тонн жидкого ксенона глубоко под землёй, защищённых от космических лучей. Их главная задача — ловить гипотетические частицы тёмной материи. Но сверхчувствительные приборы регистрируют и редкие толчки от солнечных нейтрино, которые изредка ударяются о ядра ксенона. Анализ таких «ядерных отдач» позволил впервые оценить, как долго живёт нейтринное состояние с номером два. Ограничение получилось почти таким же строгим, как у знаменитой нейтринной обсерватории в Садбери.
Затем авторы заглянули в будущее. Они рассчитали, чего сможет достичь детектор следующего поколения — с ещё большей массой ксенона. Здесь открывается новый канал: регистрация отдачи электронов, а не ядер. Низкоэнергичные нейтрино от первой реакции протон-протонной цепочки смогут рассеиваться на электронах, выдавая себя крошечными вспышками. Этот метод обещает улучшить точность измерения времени жизни сразу для двух нейтринных состояний — в 10, а то и в 100 раз по сравнению с лучшими сегодняшними результатами.
Так охотники за тёмной материей неожиданно становятся лучшими хронометристами для частиц, рождённых в солнечном ядре. Тот же прибор, что всматривается во тьму, помогает измерить срок жизни самого света.
Солнечные нейтрино долетают от ядра Солнца до Земли за 8 минут, но внутри самого Солнца они могут блуждать тысячи лет, прежде чем вырваться наружу.