Вчені-фізики з Массачусетського технологічного інституту розробили і виготовили новий портативний датчик, що уміщається на звичайному робочому столі, який в змозі ідентифікувати окремі електрони, хмара яких існує в середовищі радіоактивного газу. Коли атоми газу, криптону, розпадаються, вони випускають електрони, бета-випромінювання, а наявні в датчику сильні магніти заманюють ці електрони в «пляшку» пастки, де їх дуже слабке радіовипромінювання вловлюється високочутливої антеною, посилюється і перетворюється в цифрову форму. Зібрані набори даних, оброблені спеціалізованими алгоритмами, дозволяють відновити повну картину процесів, що відбуваються на рівні окремих електронів за кілька мілісекунд часу.Створений вченими датчик має офіційну назву «Project 8», в його основі лежить відомий вже протягом кількох десятиліть ефект циклотронного випромінювання, в якому заряджені частинки, в даному випадку електрони випромінюють радіохвилі в середовищі сильного магнітного поля. Виявляється, що вільні електрони випромінюють на частоті, відповідній частоті, на якій працюють деякі системи військового зв’язку.
«Електрони випромінюють на частоті, яка широко використовується військовими, на частоті 26 гігагерц» — пишуть учені, — «Правда частота випромінювання електронів змінюється в невеликих межах, що пов’язано з різними рівнями енергії цих електронів. І ми використали цей ефект для відстеження окремих електронів».Створений детектор був використаний групою вчених з Тихоокеанської Північно-західної Національної лабораторії (Pacific Northwest National Laboratory), Вашингтонського університету (University of Washington) та Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі (University of California at Santa Barbara, UCSB) для запису діяльності більш ніж 100 тисяч окремих електронів у хмарі криптону.Переважна більшість електронів вели себе одним і тим же чином, ці електрони випромінювали імпульси на своїй основній частоті всякий раз, коли вони стикалися з атомом радіоактивного газу. Але «дзвін» деяких електронів змінював частоту і амплітуду стрибкоподібно, що відображала втрату або придбання електроном додаткової кінетичної енергії в результаті зіткнень.
«Об’єднавши отримані дані, ми зібрали загальну картину частот коливань електронів. І на цій картині чітко видно, як деякі з електронів починають інтенсивно «тріщати як сорока» в антену датчика» — розповідає Джо Формагхио (Joe Formaggio), професор фізики з Массачусетського технологічного інституту, — «В той час, як основна маса електронів протягом довгого часу, видавала не дуже інтенсивний «щебет» на своїй основній частоті».Звичайно, вивчення поведінки електронів в середовищі радіоактивного газу є предметом інтересу досить обмеженого кола науковців. Але, створюючи свій датчик, Джо Формагхио і його колеги переслідувала дещо іншу мету — вимірювання маси невловимих частинок нейтрино.Нагадаємо нашим читачам, що нейтрино — це одна з найбільш загадкових частинок, що існують у Всесвіті. Мільярди таких частинок пронизують кожну клітину наших тіл кожну секунду, але ці невловимі частинки дуже важко виявити, оскільки вони дуже слабо взаємодіють з звичайною матерією. Вчені вже давно розрахували теоретичне значення маси нейтрино, а тепер інші вчені повинні підтвердити це експериментально. І зробити це можна тільки зробивши високоточні вимірювання параметрів частинок нейтрино, для чого можуть бути використані технології, які є основою нового датчика, розробленого в Массачусетському технологічному інституті.