KATRIN experiment med uppdrag att väga neutriner har meddelat en mer exakt uppskattning av den övre gränsen för dess massa - neutriner väger som mest 0.8 eV, dvs neutrinerna är lättare än 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
neutriner (bokstavligen, de små neutrala) är de vanligaste elementarpartiklarna i universum. De är nästan allestädes närvarande, i galax, i solen, i alla plats omkring oss. Biljoner neutriner passerar genom våra kroppar varje sekund utan att interagera med någon annan partikel.
De bildades först 10-4 sekunder efter den stora smällen för cirka 13.8 miljarder år sedan och spelade en viktig roll i utvecklingen av universum. De bildas kontinuerligt i enorma mängder i kärnfusionsreaktioner i stjärnorna inklusive i solen, i kärnreaktorerna på jorden och i radioaktiva sönderfall. De är också viktiga i supernovaprocessen i en stjärnas livscykel och ger tidiga signaler om supernovaexplosioner. På subatomär nivå, neutriner tillhandahålla ett verktyg för att studera strukturen hos nukleoner. neutriner kan också hjälpa till att förklara materia-antimateria-asymmetri.
Trots allt detta är mycket okänt om neutriner. Vi vet inte hur de interagerar med andra partiklar. På samma sätt, sedan upptäckten av neutrinoscillationer, är det känt att neutrinos har icke-noll massa. Vi vet att neutriner har mycket små massa och är den lättaste av alla elementarpartiklar men deras exakta massa är fortfarande obestämd. För en bättre förståelse av universum, är det avgörande att massan av neutriner mäts exakt.
KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT), ett samarbetsföretag från sex länder är dedikerat till mätning av massa av neutrino med sub-eV precision.
2019 tillkännagav KATRIN-experimentet att neutriner väger högst 1.1 eV vilket var en tvåfaldig förbättring jämfört med tidigare övre gränsmätningar på 2 eV
1 eV eller elektronvolt är energi som erhålls av en elektron när den elektriska potentialen vid elektronen ökar med en volt och är lika med 1.602 × 10-19 joule. På subatomär nivå är det bekvämt att uttrycka massa i termer av energi efter mass-energisymmetri enligt E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
Den 14 februari 2022 tillkännagav KATRIN Collaboration mätning av massan av neutriner med en oöverträffad precision som avslöjar att neutriner är lättare än 0.8 eV vilket bryter 1 eV-barriären inom neutrinofysik.
Forskargruppen siktar på att fortsätta med de ytterligare mätningarna av neutrinomassan fram till slutet av 2024. Från 2025 kommer KATRIN-experimentet, med hjälp av det nya TRISTAN-detektorsystemet, att inleda ett sökande efter sterila neutriner. Med massor i KeV-intervallet skulle sterila neutrinos vara kandidater för den mystiska mörka materien.
***
Källor:
- Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN). Tillgänglig på https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhes tekniska högskola (KIT). Pressmeddelande 012/2022 – Neutrinos är lättare än 0.8 elektronvolt. Upplagd 14 februari 2022. Finns på https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- KATRIN-samarbetet. Direkt neutrino-massamätning med subelektronvoltskänslighet. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Publicerad: 14 februari 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
