Eksperiment KATRIN, pooblaščen za tehtanje nevtrinov, je napovedal natančnejšo oceno zgornje meje svojih masa - nevtrini tehtajo največ 0.8 eV, torej so nevtrini lažji od 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
Neutrino (dobesedno, mali nevtralni) so najpogostejši elementarni delci v Vesolje. So skoraj vseprisotni, v Galaksija, na soncu, v vseh prostor okoli nas. Trilijoni nevtrinov gredo skozi naša telesa vsako sekundo, ne da bi pri tem sodelovali z drugimi delci.
Najprej so bili ustanovljeni 10-4 nekaj sekund po velikem poku pred približno 13.8 milijardami let in je igral pomembno vlogo pri razvoju Vesolje. Neprestano nastajajo v ogromnih količinah v reakcijah jedrske fuzije v zvezdah, vključno s soncem, v jedrskih reaktorjih na zemlji in pri radioaktivnih razpadih. Pomembne so tudi pri procesu nastajanja supernove v življenjskem ciklu zvezde in zagotavljajo zgodnje signale eksplozij supernove. Na subatomski ravni, nevtrini zagotavljajo orodje za preučevanje strukture nukleonov. Neutrino lahko tudi pomaga razložiti asimetrijo materije in antimaterije.
Ne glede na vse te pomembnosti je še veliko neznanega nevtrini. Ne vemo, kako medsebojno delujejo z drugimi delci. Podobno je od odkritja nevtrinskih oscilacij znano, da imajo nevtrini različno nič masa. Vemo, da so nevtrini zelo majhni masa in so najlažji od vseh osnovnih delcev, vendar njihova natančna masa še vedno ostaja nedoločena. Za boljše razumevanje Vesolje, je ključnega pomena, da se masa nevtrinov natančno izmeri.
KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) na Karlsruhe Institute of Technology (KIT), sodelovanje šestih držav, je namenjeno merjenju mase nevtrina s sub-eV natančnostjo.
Leta 2019 je eksperiment KATRIN objavil, da nevtrini tehtajo največ 1.1 eV, kar je dvakratno izboljšanje v primerjavi s prejšnjimi meritvami zgornje meje 2 eV
1 eV ali elektronski volt je energija, ki jo pridobi elektron, ko se električni potencial na elektronu poveča za en volt in je enak 1.602 × 10-19 joule. Na subatomski ravni je primerno izraziti maso v smislu energije po simetriji mase in energije po E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
14. februarja 2022 je KATRIN Collaboration objavilo merjenje mase nevtrinov z izjemno natančnostjo, ki je razkrila, da so nevtrini lažji od 0.8 eV, s čimer je prekinjena ovira 1 eV v fiziki nevtrinov.
Raziskovalna skupina namerava nadaljevati z nadaljnjimi meritvami mase nevtrinov do konca leta 2024. Od leta 2025 se bo s pomočjo novega detektorskega sistema TRISTAN eksperiment KATRIN lotil iskanja sterilnih nevtrinov. Z masami v območju KeV bi bili sterilni nevtrini kandidati za skrivnostno temno snov.
***
Viri:
- Tritijev nevtrinski eksperiment Karlsruhe (KATRIN). Na voljo na https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Sporočilo za javnost 012/2022 – Nevtrini so lažji od 0.8 elektronvolta. Objavljeno 14. februarja 2022. Dostopno na https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- Sodelovanje KATRIN. Neposredno merjenje mase nevtrina s subelektronvoltno občutljivostjo. Nat. fiz. 18, 160–166 (2022). Objavljeno: 14. februarja 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
