KATRIN-eksperiment med mandat til at veje neutrinoer har annonceret et mere præcist estimat af dens øvre grænse masse - neutrinoer vejer højst 0.8 eV, dvs. neutrinoerne er lettere end 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
neutrinoer (bogstaveligt talt, de små neutrale) er de mest udbredte elementarpartikler i univers. De er næsten allestedsnærværende, i galakse, i sol, i alle plads omkring os. Trillioner af neutrinoer passerer gennem vores kroppe hvert sekund uden at interagere med nogen anden partikel.
De blev først dannet 10-4 sekunder efter big bang for omkring 13.8 milliarder år siden og spillede en vigtig rolle i udviklingen af univers. De dannes kontinuerligt i enorme mængder i kernefusionsreaktioner i stjernerne, herunder i solen, i atomreaktorerne på jorden og i radioaktive henfald. De er også vigtige i supernovaprocessen i en stjernes livscyklus og giver tidlige signaler om supernovaeksplosioner. På subatomært niveau, neutrinoer give et værktøj til at studere strukturen af nukleoner. neutrinoer kunne også hjælpe med at forklare stof-antistof-asymmetri.
Til trods for al denne betydning er meget stadig ukendt neutrinoer. Vi ved ikke, hvordan de interagerer med andre partikler. På samme måde, siden opdagelsen af neutrinoscillationer, er det kendt, at neutrinoer har ikke-nul masse. Vi ved, at neutrinoer har meget små masse og er de letteste af alle elementarpartikler, men deres nøjagtige masse er stadig ubestemt. For en bedre forståelse af univers, er det afgørende, at massen af neutrinoer måles nøjagtigt.
KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT), et samarbejde mellem seks lande, er dedikeret til måling af massen af neutrino med sub-eV-præcision.
I 2019 havde KATRIN-eksperimentet annonceret, at neutrinoer højst vejer 1.1 eV, hvilket var en dobbelt forbedring i forhold til tidligere øvre grænsemålinger på 2 eV
1 eV eller elektronvolt er energi opnået af en elektron, når det elektriske potentiale ved elektronen stiger med en volt og er lig med 1.602 × 10-19 joule. På subatomært niveau er det praktisk at udtrykke masse i form af energi efter masse-energi-symmetri i henhold til E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
Den 14. februar 2022 annoncerede KATRIN-samarbejdet måling af massen af neutrinoer med en hidtil uset præcision, der afslører, at neutrinoer er lettere end 0.8 eV og dermed bryder 1 eV-barrieren i neutrinofysik.
Forskerholdet sigter mod at fortsætte med de yderligere målinger af neutrinomassen frem til slutningen af 2024. Fra 2025 vil KATRIN-eksperimentet med hjælp fra det nye TRISTAN-detektorsystem gå i gang med at søge efter sterile neutrinoer. Med masser i KeV-området ville sterile neutrinoer være kandidater til det mystiske mørke stof.
***
kilder:
- Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN). Tilgængelig kl https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Pressemeddelelse 012/2022 – Neutrinoer er lettere end 0.8 elektronvolt. Opslået 14. februar 2022. Tilgængelig på https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- KATRIN-samarbejdet. Direkte neutrino-massemåling med sub-elektronvolt følsomhed. Nat. Phys. 18, 160-166 (2022). Udgivet: 14. februar 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
