Το πείραμα KATRIN με εντολή να ζυγίζει τα νετρίνα ανακοίνωσε μια πιο ακριβή εκτίμηση του ανώτατου ορίου του μάζα - νετρίνα ζυγίζουν το πολύ 0.8 eV, δηλαδή τα νετρίνα είναι ελαφρύτερα από 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
νετρίνα (κυριολεκτικά, τα μικρά ουδέτερα) είναι τα πιο άφθονα στοιχειώδη σωματίδια στο σύμπαν. Είναι σχεδόν πανταχού παρόντα, μέσα γαλαξίας, στον ήλιο, σε όλα τα χώρος γύρω μας. Τρισεκατομμύρια νετρίνα περνούν από το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο χωρίς να αλληλεπιδρούν με κανένα άλλο σωματίδιο.
Σχηματίστηκαν για πρώτη φορά 10-4 δευτερόλεπτα μετά τη μεγάλη έκρηξη πριν από περίπου 13.8 δισεκατομμύρια χρόνια και έπαιξε σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη του σύμπαν. Σχηματίζονται συνεχώς σε τεράστια ποσότητα σε αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης στα αστέρια, συμπεριλαμβανομένου του ήλιου, στους πυρηνικούς αντιδραστήρες στη γη και σε ραδιενεργές διασπάσεις. Είναι επίσης σημαντικά στη διαδικασία σουπερνόβα στον κύκλο ζωής ενός αστεριού και παρέχουν πρώιμα σήματα εκρήξεων σουπερνόβα. Σε υποατομικό επίπεδο, νετρίνα παρέχει ένα εργαλείο για τη μελέτη της δομής των νουκλεονίων. νετρίνα θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει την ασυμμετρία ύλης-αντιύλης.
Παρά τη σημασία όλων αυτών, πολλά είναι ακόμα άγνωστα νετρίνα. Δεν γνωρίζουμε πώς αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια. Ομοίως, από την ανακάλυψη των ταλαντώσεων νετρίνων, είναι γνωστό ότι τα νετρίνα έχουν μη μηδενικό μάζα. Γνωρίζουμε ότι τα νετρίνα έχουν πολύ μικρά μάζα και είναι το ελαφρύτερο από όλα τα στοιχειώδη σωματίδια, αλλά η ακριβής μάζα τους παραμένει ακόμα απροσδιόριστη. Για την καλύτερη κατανόηση των σύμπαν, είναι σημαντικό η μάζα των νετρίνων να μετράται με ακρίβεια.
Το πείραμα TRItium Neutrino KArlsruhe (KATRIN) στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης (KIT), το συλλογικό εγχείρημα έξι χωρών είναι αφιερωμένο στη μέτρηση της μάζας των νετρίνων με ακρίβεια sub-eV.
Το 2019, το πείραμα KATRIN είχε ανακοινώσει ότι τα νετρίνα ζυγίζουν το πολύ 1.1 eV που ήταν διπλάσια βελτίωση σε σχέση με προηγούμενες μετρήσεις άνω ορίου 2 eV
1 eV ή ηλεκτρον βολτ είναι η ενέργεια που αποκτάται από ένα ηλεκτρόνιο όταν το ηλεκτρικό δυναμικό στο ηλεκτρόνιο αυξάνεται κατά ένα βολτ και είναι ίσο με 1.602 × 10-19 μονάδα ενέργειας ή έργου. Σε υποατομικό επίπεδο, είναι βολικό να εκφράζουμε τη μάζα σε όρους ενέργειας ακολουθώντας τη συμμετρία μάζας-ενέργειας σύμφωνα με E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 κιλά.
Στις 14 Φεβρουαρίου 2022, η KATRIN Collaboration ανακοίνωσε τη μέτρηση της μάζας των νετρίνων με μια άνευ προηγουμένου ακρίβεια αποκαλύπτοντας ότι τα νετρίνα είναι ελαφρύτερα από 0.8 eV, σπάζοντας έτσι το φράγμα του 1 eV στη φυσική των νετρίνων.
Η ερευνητική ομάδα στοχεύει να συνεχίσει με τις περαιτέρω μετρήσεις της μάζας των νετρίνων μέχρι το τέλος του 2024. Από το 2025, με τη βοήθεια του νέου συστήματος ανιχνευτή TRISTAN, το πείραμα KATRIN θα ξεκινήσει μια έρευνα για στείρα νετρίνα. Με μάζες στην περιοχή KeV, τα στείρα νετρίνα θα ήταν υποψήφια για τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη.
***
Πηγές:
- Πείραμα Νετρίνου Τριτίου Καρλσρούης (KATRIN). Διαθέσιμο στο https://www.katrin.kit.edu/
- Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης (KIT). Δελτίο Τύπου 012/2022 – Τα νετρίνα είναι ελαφρύτερα από 0.8 ηλεκτρονβόλτ. Δημοσιεύτηκε στις 14 Φεβρουαρίου 2022. Διαθέσιμο στο https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- Η Συνεργασία KATRIN. Άμεση μέτρηση μάζας νετρίνων με ευαισθησία υποηλεκτρονβολτ. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Δημοσιεύθηκε: 14 Φεβρουαρίου 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
