Neutriinode kaalumiseks volitatud KATRIN-i eksperiment on teatanud selle ülempiiri täpsema hinnangu mass - neutrinos kaaluvad maksimaalselt 0.8 eV, st neutriinod on kergemad kui 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
neutrinos (sõna otseses mõttes väikesed neutraalsed) on kõige levinumad elementaarosakesed universum. Nad on peaaegu kõikjal kohal galaktika, päikese käes, kõigis ruum meie ümber. Iga sekund läbivad meie keha triljonid neutriinod ilma ühegi teise osakesega suhtlemata.
Nad asutati esmakordselt 10-4 sekundit pärast Suurt Pauku umbes 13.8 miljardit aastat tagasi ja mängis olulist rolli selle arengus universum. Neid tekib pidevalt tohutul hulgal tuumasünteesi reaktsioonides tähtedes, sealhulgas päikeses, maapealsetes tuumareaktorites ja radioaktiivsete lagunemiste käigus. Need on olulised ka supernoova protsessis tähe elutsüklis ja annavad varajasi signaale supernoova plahvatuste kohta. Subaatomi tasemel, neutrinos pakkuda vahendit nukleonide struktuuri uurimiseks. neutrinos võiks samuti aidata selgitada mateeria-antiaine asümmeetriat.
Hoolimata kõigest sellest tähtsusest on veel palju teadmata neutrinos. Me ei tea, kuidas nad suhtlevad teiste osakestega. Samamoodi on alates neutriinode võnkumiste avastamisest teada, et neutriinodel on nullist erinev mass. Me teame, et neutriinod on väga väikesed mass ja on kõigist elementaarosakestest kõige kergemad, kuid nende täpne mass on endiselt määramata. Et paremini mõista universum, on ülioluline, et neutriinode massi mõõdetaks täpselt.
Karlsruhe Tehnoloogiainstituudis (KIT) asuv KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN), kuue riigi koostöö, on pühendatud neutriino massi mõõtmisele eV-st väiksema täpsusega.
2019. aastal teatati KATRINi katses, et neutriinod kaaluvad maksimaalselt 1.1 eV, mis on kaks korda parem kui varasemate ülempiiri mõõtmistega 2 eV.
1 eV ehk elektronvolt on energia, mille elektron saab, kui elektroni elektripotentsiaal suureneb ühe volti võrra ja võrdub 1.602 × 10-19 džauli. Subatomilisel tasemel on mugav massi väljendada energiana, järgides massi-energia sümmeetriat vastavalt E = mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
14. veebruaril 2022 teatas KATRIN Collaboration neutriinode massi mõõtmisest enneolematu täpsusega, mis näitas, et neutriinod on kergemad kui 0.8 eV, purustades seega neutriinofüüsika 1 eV barjääri.
Uurimisrühma eesmärk on jätkata neutriino massi edasiste mõõtmistega kuni 2024. aasta lõpuni. Alates 2025. aastast alustatakse uue detektorisüsteemi TRISTAN abil KATRINi katsega steriilsete neutriinode otsimist. Kui massid on KeV vahemikus, võivad steriilsed neutriinod olla salapärase tumeaine kandidaadid.
***
Allikad:
- Karlsruhe triitiumi neutriinokatse (KATRIN). Saadaval aadressil https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhe Tehnoloogiainstituut (KIT). Pressiteade 012/2022 – Neutriinod on kergemad kui 0.8 elektronvolti. Postitatud 14. veebruaril 2022. Saadaval aadressil https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- KATRINI koostöö. Otsene neutriino massi mõõtmine alamelektronvolti tundlikkusega. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Avaldatud: 14. veebruar 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
