В 1998 году физики поймали нейтрино на удивительном: частица меняет свой тип на лету. Такое возможно, только если у неё есть масса. Это стало единственным лабораторным доказательством физики за пределами Стандартной модели. Но сколько именно весит нейтрино — до сих пор загадка. Прямые эксперименты, вроде гигантской установки KATRIN в Германии, говорят: масса электронного нейтрино меньше 0,45 электронвольт. Для сравнения: масса электрона — около 511 000 электронвольт. Разница как между песчинкой и грузовиком.
Совсем другую картину рисует космос. Реликтовое излучение (послесвечение Большого взрыва) и распределение галактик показывают, что сумма масс всех трёх типов нейтрино не превышает 0,056 электронвольт. Это в несколько раз меньше, чем допускает лаборатория. Проблема в том, что космологический «вес» опирается на стандартную модель Вселенной — с неизменной тёмной энергией. А свежие данные намекают, что тёмная энергия могла меняться со временем. Если это так, то и масса нейтрино, полученная из космоса, может быть иллюзией.
Авторы новой работы пошли хитрым путём. Они разобрали, как именно космологические данные зависят от модели тёмной энергии, и построили два «защищённых» способа измерить массу нейтрино. Первый способ — учесть все возможные варианты эволюции тёмной энергии и всё равно получить ограничение: сумма масс меньше 0,152 электронвольт. Второй — вообще отказаться от данных о поздней Вселенной и использовать только реликтовое излучение вместе с эффектом гравитационного линзирования (искривления света массивными объектами). Этот метод даёт верхнюю границу 0,41 электронвольт сегодня, а с будущими телескопами — до 0,28 электронвольт.
Интересно, что эти более «мягкие» оценки попадают в диапазон чувствительности будущих земных экспериментов, таких как Project 8. Он нацелен поймать массу нейтрино на уровне около 0,1 электронвольт. Так космос и лаборатория впервые могут встретиться на одной шкале.
как её написали авторы, на английском arXiv:2607.24742
Neutrino oscillations establish that neutrinos are massive, providing the only laboratory detection of physics beyond the Standard Model. Direct kinematic experiments bound the electron-neutrino mass to $$m_{ u_e} < 0.45$$ eV (KATRIN, 90% CL), implying $$\sum m_ u \lesssim 1.3$$ eV. Conversely, cosmology within $$\Lambda$$CDM is highly constraining: Planck CMB, CMB lensing, and DESI DR2 BAO yield $$\sum m_ u < 0.056$$ eV (95% CL), in 2-3$$\sigma$$ tension with the inverted-ordering floor (0.10 eV). However, this bound relies on $$\Lambda$$CDM, while data hint at an evolving dark energy. To determine the model dependence of cosmic neutrino mass bounds, we deconstruct each probe's sensitivity to late-time physics and pursue two robust routes to a $$\sum m_ u$$ bound: (i) The existing dark-energy-marginalized route, retaining all data and marginalizing over $$(w_0, w_a)$$, is shown to also be immune to flexible binned and cubic $$w(a)$$ histories, yielding $$\sum m_ u < 0.152$$ eV, sharpening to $$\sigma(\sum m_ u) \approx 0.043$$ eV with Simons Observatory lensing and Spec-S5 BAO. (ii) A new late-Universe-free route combines primary CMB, marginalizing over acoustic-peak smoothing via $$A_{\rm lens}$$, with the reconstructed lensing spectrum $$C_L^{\kappa\kappa}$$, removing late-time expansion dependence by construction. This yields $$\sum m_ u < 0.41$$ eV today, tightening to 0.31 eV (Simons Observatory) and 0.28 eV (cosmic-variance limit) across all tested dark-energy models. These relaxed bounds trade statistical power for model independence. Interestingly, they land in the sensitivity range targeted by next-generation laboratory experiments like Project 8 ($$m_{ u_e} \sim 0.1$$ eV), motivating vital synergies between future cosmological and terrestrial neutrino measurements.
Нейтрино настолько слабо взаимодействуют с веществом, что могут пролететь сквозь световой год свинца, не задев ни одного атома.