KATRIN поставя нов рекорд: Маса на неутрино до 0,45 eV за първи път!

KATRIN поставя нов рекорд: Маса на неутрино до 0,45 eV за първи път!

На 11 април 2025 г. „Експериментът с тритиево неутрино в Карлсруе“ (KATRIN) в Технологичния институт в Карлсруе (KIT) постигна забележителен напредък в изследването на неутрино. В статия, публикувана в спНаукабеше публикувана нова горна граница за масата на неутрино от най-много 0,45 електронволта (eV), което е само 8 x 10^-37съответства на килограми. Това откритие представлява глобален рекорд и е от решаващо значение за хвърлянето на светлина върху физическите свойства на една от най-малко разбраните частици във Вселената. Точното измерване на масата на неутрино е от основно значение за разбирането на основните закони на природата, както обяснява сътрудничеството на KATRIN.

Неутрино, които съществуват в три основни типа - електронни, мюонни и тау неутрино - са електрически неутрални и рядко реагират с материята. Експериментът KATRIN използва бета разпада на тритий за прецизно измерване на масата на неутриното. По време на този процес неутронът се трансформира в протон и излъчва електрон и електронно антинеутрино. Анализът на енергийното разпределение на тези частици позволява на учените да направят изводи за масата на неутриното. Информацията за очакваната маса на неутрино през 2025 г. се очаква да се доближи до 0,3 eV с 90% сигурност.

Технически подробности за експеримента KATRIN

Системата KATRIN е дълга 70 метра и включва спектрометър с висока разделителна способност с диаметър десет метра. Измерванията на масата на неутрино бяха извършени за общо 259 дни в пет измервателни кампании, по време на които бяха анализирани около 36 милиона електрона. Това количество данни надхвърля предишните измервания шест пъти и позволява много по-прецизно изследване на масата на неутрино. Резултатите на KATRIN също потвърждават теорията, че неутриното са поне милион пъти по-леки от електроните и укрепват доказателствата, че неутриното имат маса – аспект, който противоречи на традиционното предположение в Стандартния модел.

Изследователите са прецизирали значително границите на измерванията на неутрино чрез подобрени методи за събиране на данни и намалени систематични несигурности. Кристиан Вайнхаймер от университета в Мюнстер, един от предишните лектори за експеримента, и неговият екип изиграха ключова роля в настройването и работата на KATRIN и разработиха иновативни методи за анализ и измерване, които значително повишават чувствителността на експериментите.

Перспективи и бъдещи проекти

Измерванията на масата на неутрино като част от KATRIN ще продължат до края на 2025 г. От 2026 г. нататък ще бъде свързана нова детекторна система, наречена TRISTAN, която ще позволи търсенето на хипотетични стерилни неутрино. Освен това е в ход програма за изследване и развитие, наречена KATRIN++, за разработване на концепции за бъдещи експерименти върху масата на неутрино. В този международен съвместен проект участват учени от над 20 институции от седем държави.

В обобщение, напредъкът на експеримента KATRIN не само показва колко важни са изследванията на неутриното за разбирането на нашата вселена, но също и какви иновативни подходи са възможни в съвременната физика на елементарните частици. Констатациите от KATRIN разширяват границите на знанието и подчертават огромните предизвикателства, пред които са изправени учените. Резултатите и техниките от това изследване имат потенциала да променят трайно цялата област на физиката на елементарните частици.

За допълнителна информация относно резултатите от експеримента KATRIN прочетете докладите uni-muenster.de, deinkalert.org и kit.edu.