Нейтрино — крошечные частицы, которые каждую секунду миллиардами проходят сквозь наши тела, не задевая ни одного атома. У них есть загадочное свойство: по пути от Солнца или ускорителя они могут менять свой тип, или «аромат», — например, из электронного нейтрино превращаться в мюонное. Это превращение, называемое осцилляциями, зависит от расстояния, которое пролетела частица, и от её энергии.

Обычно физики проверяют, нарушается ли симметрия времени, сравнивая поведение нейтрино и их антиподов — антинейтрино. Но авторы новой работы предлагают иной путь: взять только нейтрино и посмотреть, как меняется вероятность превращения мюонного нейтрино в электронное при изменении расстояния до детектора. Если эта вероятность зависит от расстояния несимметрично — то есть при движении вперёд и назад картина разная — значит, время для нейтрино «течёт» по-разному.

Расчёты для двух будущих экспериментов — DUNE в США и T2HK в Японии — показали, что вместе они могут заметить такое нарушение с надёжностью около 4 сигма. При этом DUNE лучше работает в режиме только нейтрино, а T2HK — при сравнении нейтрино и антинейтрино. Второй максимум осцилляций, который будет видеть DUNE, играет ключевую роль: именно там эффект проявляется ярче всего. Оптимальная энергия нейтрино для поиска — от 0,68 до 0,92 гигаэлектронвольт, это примерно энергия частиц, разогнанных в небольшом ускорителе.

Такое открытие помогло бы точнее определить фазу CP — величину, которая описывает, насколько сильно различаются свойства материи и антиматерии. Пока она известна лишь приблизительно, и новые данные могли бы сузить неопределённость. А главное — подтвердить, что на самом фундаментальном уровне время не совсем обратимо.