KATRIN stanovil nový rekord: hmotnost neutrin na 0,45 eV poprvé!

KATRIN stanovil nový rekord: hmotnost neutrin na 0,45 eV poprvé!

Dne 11. dubna 2025 dosáhl „Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment“ (KATRIN) na Karlsruhe Institute of Technology (KIT) pozoruhodného pokroku ve výzkumu neutrin. V článku publikovaném v časopiseVědabyla zveřejněna nová horní hranice pro hmotnost neutrin nejvýše 0,45 elektronvoltů (eV), což je pouze 8 x 10^-37odpovídá kilogramům. Toto zjištění představuje globální rekord a je zásadní pro objasnění fyzikálních vlastností jedné z nejméně pochopených částic ve vesmíru. Přesné měření hmotnosti neutrin je zásadní pro pochopení základních přírodních zákonů, jak vysvětluje spolupráce KATRIN.

Neutrina, která existují ve třech hlavních typech – elektronová, mionová a tau neutrina – jsou elektricky neutrální a zřídka reagují s hmotou. Experiment KATRIN využívá beta rozpad tritia k přesnému měření hmotnosti neutrin. Během tohoto procesu se neutron přemění na proton a emituje elektron a elektronové antineutrino. Analýza distribuce energie těchto částic umožňuje vědcům vyvodit závěry o hmotnosti neutrin. Informace o odhadované hmotnosti neutrin v roce 2025 očekávají, že se přiblíží 0,3 eV s 90% spolehlivostí.

Technické detaily experimentu KATRIN

Systém KATRIN je dlouhý 70 metrů a jeho součástí je spektrometr s vysokým rozlišením o průměru deset metrů. Měření hmotnosti neutrin bylo prováděno celkem 259 dní v pěti měřicích kampaních, během kterých bylo analyzováno přibližně 36 milionů elektronů. Toto množství dat šestinásobně převyšuje předchozí měření a umožňuje mnohem přesnější studium hmoty neutrin. Výsledky společnosti KATRIN také potvrzují teorii, že neutrina jsou nejméně milionkrát lehčí než elektrony a posilují důkazy, že neutrina mají hmotnost – což je aspekt, který je v rozporu s tradičním předpokladem ve standardním modelu.

Výzkumníci výrazně zpřesnili limity měření neutrin prostřednictvím vylepšených metod sběru dat a snížení systematických nejistot. Christian Weinheimer z univerzity v Münsteru, jeden z předchozích řečníků experimentu, a jeho tým sehráli klíčovou roli v nastavení a provozu KATRIN a vyvinuli inovativní metody analýzy a měření, které významně zvyšují citlivost experimentů.

Výhled a budoucí projekty

Měření hmotnosti neutrin v rámci KATRIN poběží do konce roku 2025. Od roku 2026 bude připojen nový detektorový systém TRISTAN, který umožní vyhledávání hypotetických sterilních neutrin. Kromě toho probíhá výzkumný a vývojový program s názvem KATRIN++ s cílem vyvinout koncepty pro budoucí experimenty s hmotou neutrin. Do tohoto mezinárodního společného projektu jsou zapojeni vědci z více než 20 institucí ze sedmi zemí.

Stručně řečeno, pokrok experimentu KATRIN nejen ukazuje, jak důležitý je výzkum neutrin pro pochopení našeho vesmíru, ale také jaké inovativní přístupy jsou možné v moderní fyzice částic. Zjištění společnosti KATRIN posouvají hranice znalostí a zdůrazňují obrovské výzvy, kterým vědci čelí. Výsledky a techniky tohoto výzkumu mají potenciál trvale změnit celý obor částicové fyziky.

Pro další informace o výsledcích experimentu KATRIN si přečtěte zprávy uni-muenster.de, deinkalert.org a kit.edu.