Нейтрино бьёт по протону: самый точный замер экспресс

Оригинал: "Measurement of the $$\bar ν_μ-$$Hydrogen Charged-Current Quasi-Elastic Cross Section using the NOvA Near Detector"
· The NOvA Collaboration
arXiv:2608.12293v1 · 2026-08-12 · CC BY 4.0 · 1 мин
В детекторе NOvA поймали 35 509 встреч нейтрино с ядром водорода.

Невидимый поток частиц каждую секунду пронизывает тело человека. Это нейтрино — крошечные посланцы далёких звёзд и земных реакторов. Поймать их почти невозможно: они пролетают сквозь материю, как пуля сквозь туман. Но физики научились устраивать им засаду.

В эксперименте NOvA такой засадой стал детектор весом в сотни тонн, наполненный специальной жидкостью. Внутри неё много атомов водорода — самых простых: один протон, один электрон. Когда мюонное антинейтрино попадает точно в протон, рождаются две частицы: мюон (тяжёлый родственник электрона) и нейтрон. За два года работы детектор зафиксировал 35 509 таких столкновений. Это как если бы вы считали падающие звёзды и набрали целую армию.

Нейтрино настолько неуловимы, что для их поимки нужны детекторы размером с дом. NOvA находится в США, и его ближний детектор — это 300 тонн жидкого сцинтиллятора.

Новый замер дал число: 0,538 × 10⁻³⁸ квадратных сантиметров. Это площадь, которую нейтрино «видит» у протона. Кажется крошечной — и это так. Но теперь она известна с точностью до четырёх знаков. Раньше мешали примеси тяжёлых ядер в детекторе. Теперь учёные вычли их вклад, используя отдельные контрольные наборы данных. Осталась главная неопределённость — сам поток нейтрино, который пока измеряют хуже.

Такой точный результат — как новый, остро заточенный инструмент. С его помощью проверят, насколько верно мы понимаем слабое взаимодействие — одну из четырёх сил природы. А в будущем, если поток нейтрино станет известен лучше, этот же замер позволит уточнить его без дополнительных экспериментов. Так одна охота помогает другой.

Через ноготь вашего мизинца каждую секунду пролетают миллиарды нейтрино от Солнца, но за всю жизнь лишь одно-два из них застрянут в вашем теле.

В романе «Солярис» Станислава Лема океан планеты общается с людьми через нейтрино, которые свободно проходят сквозь любые преграды.

\sigma(\bar{\nu}_\mu H \to \mu^+ n) = 0.538 \pm 0.009 (\text{stat}) \pm 0.010 (\text{syst}) \pm 0.055 (\text{flux}) \times 10^{-38} \text{ cm}^2
Полное сечение процесса: антинейтрино мюонное + протон → мюон + нейтрон. Значение дано с тремя типами погрешностей: статистической, систематической и неопределённости потока.
Учёные
Emmy NoetherPaul DiracEmilio Gino SegrèSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinWolfgang Pauli
Понятия
методы детектирования нейтронов