Experimentul KATRIN, mandatat să cântărească neutrini, a anunțat o estimare mai precisă a limitei superioare a acestuia masa - neutrini cântăresc cel mult 0.8 eV, adică neutrinii sunt mai ușori de 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
neutrinii (la propriu, cele mici neutre) sunt cele mai abundente particule elementare din univers. Ele sunt aproape omniprezente, în galaxie, la soare, în toate spaţiu în jurul nostru. Trilioane de neutrini trec prin corpurile noastre în fiecare secundă fără a interacționa cu nicio altă particulă.
Au fost formați mai întâi 10-4 secunde după Big Bang de acum aproximativ 13.8 miliarde de ani și a jucat un rol important în evoluția univers. Ele se formează continuu în cantități uriașe în reacțiile de fuziune nucleară în stele, inclusiv în soare, în reactoarele nucleare de pe pământ și în dezintegrari radioactive. Ele sunt, de asemenea, importante în procesul supernovei din ciclul de viață al unei stele și oferă semnale timpurii ale exploziilor supernovei. La nivel subatomic, neutrini oferă un instrument pentru studiul structurii nucleonilor. neutrinii ar putea ajuta, de asemenea, la explicarea asimetriei materie-antimaterie.
În ciuda tuturor acestor importanțe, încă nu se știe multe despre acestea neutrini. Nu știm cum interacționează cu alte particule. În mod similar, de la descoperirea oscilațiilor neutrinilor, se știe că neutrinii au non-zero masa. Știm că neutrinii au foarte mici masa și sunt cele mai ușoare dintre toate particulele elementare, dar masa lor exactă rămâne încă nedeterminată. Pentru o mai bună înțelegere a univers, este crucial ca masa neutrinilor să fie măsurată cu precizie.
Experimentul KArlsruhe TRItium Neutrino (KATRIN) de la Karlsruhe Institute of Technology (KIT), întreprinderea de colaborare a șase țări este dedicată măsurării masei neutrinului cu precizie sub-eV.
În 2019, experimentul KATRIN anunțase că neutrinii cântăresc cel mult 1.1 eV, ceea ce reprezintă o îmbunătățire de două ori față de măsurătorile anterioare ale limitei superioare de 2 eV.
1 eV sau electron volt este energia câștigată de un electron atunci când potențialul electric la electron crește cu un volt și este egal cu 1.602 × 10-19 joule. La nivel subatomic, este convenabil să se exprime masa în termeni de energie urmând simetria masă-energie conform E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
La 14 februarie 2022, KATRIN Collaboration a anunțat măsurarea masei neutrinilor cu o precizie fără precedent, dezvăluind că neutrinii sunt mai ușori de 0.8 eV, rupând astfel bariera de 1 eV în fizica neutrinilor.
Echipa de cercetare își propune să continue cu măsurătorile ulterioare ale masei neutrinilor până la sfârșitul anului 2024. Din 2025, cu ajutorul noului sistem de detectare TRISTAN, experimentul KATRIN se va lansa în căutarea neutrinilor sterili. Cu mase în intervalul KeV, neutrinii sterili ar fi candidați pentru misterioasa materie întunecată.
***
Surse:
- Experimentul cu neutrini cu tritiu de la Karlsruhe (KATRIN). Disponibil la https://www.katrin.kit.edu/
- Institutul de Tehnologie din Karlsruhe (KIT). Comunicat de presă 012/2022 – Neutrinii sunt mai ușori decât 0.8 electron volți. Postat pe 14 februarie 2022. Disponibil la https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- Colaborarea KATRIN. Măsurare directă a masei neutrino cu sensibilitate sub-electronvolt. Nat. Fiz. 18, 160–166 (2022). Publicat: 14 februarie 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
