KATRIN-eksperiment med mandat til å veie nøytrinoer har annonsert et mer presist estimat av den øvre grensen for sin masse - nøytrinoer veier høyst 0.8 eV, dvs. nøytrinoene er lettere enn 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
nøytrinoer (bokstavelig talt, de små nøytrale) er de mest tallrike elementære partiklene i univers. De er nesten allestedsnærværende, i galakse, i sol, i alle plass rundt oss. Trillioner av nøytrinoer passerer gjennom kroppene våre hvert sekund uten å samhandle med noen annen partikkel.
De ble først dannet 10-4 sekunder etter det store smellet for rundt 13.8 milliarder år siden og spilte en viktig rolle i utviklingen av univers. De dannes kontinuerlig i enorme mengder i kjernefysiske fusjonsreaksjoner i stjernene inkludert i solen, i atomreaktorene på jorden og i radioaktive henfall. De er også viktige i supernovaprosessen i en stjernes livssyklus og gir tidlige signaler om supernovaeksplosjoner. På subatomært nivå, nøytrinoer gi et verktøy for å studere strukturen til nukleoner. nøytrinoer kan også bidra til å forklare materie-antimaterie-asymmetri.
Til tross for all denne betydningen er mye ukjent om nøytrinoer. Vi vet ikke hvordan de samhandler med andre partikler. På samme måte, siden oppdagelsen av nøytrinoscillasjoner, er det kjent at nøytrinoer har ikke-null masse. Vi vet at nøytrinoer har veldig små masse og er de letteste av alle elementærpartikler, men deres nøyaktige masse er fortsatt ubestemt. For en bedre forståelse av univers, er det avgjørende at massen av nøytrinoer måles nøyaktig.
KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT), samarbeidsforetaket fra seks land er dedikert til måling av massen av nøytrino med sub-eV presisjon.
I 2019 hadde KATRIN-eksperimentet annonsert at nøytrinoer veier maksimalt 1.1 eV, som var en dobbelt forbedring i forhold til tidligere øvre grensemålinger på 2 eV
1 eV eller elektronvolt er energi oppnådd av et elektron når det elektriske potensialet ved elektronet øker med en volt og er lik 1.602 × 10-19 joule. På subatomært nivå er det praktisk å uttrykke masse i form av energi etter masse-energisymmetri i henhold til E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
Den 14. februar 2022 kunngjorde KATRIN-samarbeidet måling av massen til nøytrinoer med enestående presisjon som avslører at nøytrinoer er lettere enn 0.8 eV og bryter dermed 1 eV-barrieren i nøytrinofysikk.
Forskerteamet tar sikte på å fortsette med de videre målingene av nøytrinomassen til slutten av 2024. Fra 2025 vil KATRIN-eksperimentet, ved hjelp av nytt TRISTAN-detektorsystem, starte et søk etter sterile nøytrinoer. Med masser i KeV-området, ville sterile nøytrinoer være kandidater for den mystiske mørke materien.
***
kilder:
- Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN). Tilgjengelig i https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Pressemelding 012/2022 – Nøytrinoer er lettere enn 0.8 elektronvolt. Lagt ut 14. februar 2022. Tilgjengelig på https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- KATRIN-samarbeidet. Direkte nøytrino-massemåling med sub-elektronvoltfølsomhet. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Publisert: 14. februar 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
