KATRIN sætter ny rekord: Neutrinomasse til 0,45 eV for første gang!

KATRIN sætter ny rekord: Neutrinomasse til 0,45 eV for første gang!

Den 11. april 2025 opnåede "Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment" (KATRIN) ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT) bemærkelsesværdige fremskridt inden for neutrinoforskning. I en artikel publiceret i tidsskriftetVidenskabblev offentliggjort, blev der bestemt en ny øvre grænse for neutrinomassen på højst 0,45 elektronvolt (eV), som kun er 8 x 10^-37svarer til kilogram. Dette fund repræsenterer en global rekord og er afgørende for at kaste lys over de fysiske egenskaber af en af ​​de mindst forståede partikler i universet. Den præcise måling af neutrinomassen er central for at forstå grundlæggende naturlove, som KATRIN-samarbejdet forklarer.

Neutrinoer, som findes i tre hovedtyper - elektron-, myon- og tau-neutrinoer - er elektrisk neutrale og reagerer sjældent med stof. KATRIN-eksperimentet bruger tritiums beta-henfald til præcist at måle neutrinomassen. Under denne proces omdannes en neutron til en proton og udsender en elektron og en elektron antineutrino. At analysere energifordelingen af ​​disse partikler gør det muligt for videnskabsmænd at drage konklusioner om neutrinoernes masse. Oplysninger om den estimerede neutrinomasse i 2025 forventer at nærme sig 0,3 eV med 90 % sikkerhed.

Tekniske detaljer om KATRIN-eksperimentet

KATRIN-systemet er 70 meter langt og inkluderer et højopløsningsspektrometer med en diameter på ti meter. Neutrinomassemålingerne blev udført over i alt 259 dage i fem målekampagner, hvor omkring 36 millioner elektroner blev analyseret. Denne mængde data overstiger tidligere målinger seks gange og muliggør en meget mere præcis undersøgelse af neutrinomassen. KATRINs resultater bekræfter også teorien om, at neutrinoer er mindst en million gange lettere end elektroner og styrker beviser for, at neutrinoer har masse – et aspekt, der modsiger den traditionelle antagelse i Standardmodellen.

Forskere har markant forfinet grænserne for neutrinomålinger gennem forbedrede dataindsamlingsmetoder og reducerede systematiske usikkerheder. Christian Weinheimer fra universitetet i Münster, en af ​​de tidligere oplægsholdere til eksperimentet, og hans team spillede en nøglerolle i opsætningen og driften af ​​KATRIN og udviklede innovative analyse- og målemetoder, der markant øger eksperimenternes følsomhed.

Udsigter og fremtidige projekter

Neutrinomassemålingerne som en del af KATRIN løber frem til udgangen af ​​2025. Fra 2026 og fremefter tilsluttes et nyt detektorsystem kaldet TRISTAN, som vil muliggøre eftersøgningen af ​​hypotetiske sterile neutrinoer. Derudover er et forsknings- og udviklingsprogram kaldet KATRIN++ i gang for at udvikle koncepter til fremtidige eksperimenter med neutrinomasse. Forskere fra over 20 institutioner fra syv lande er involveret i dette internationale fælles projekt.

Sammenfattende viser fremskridtene i KATRIN-eksperimentet ikke kun, hvor vigtig forskning i neutrinoer er for at forstå vores univers, men også hvilke innovative tilgange der er mulige i moderne partikelfysik. Resultaterne fra KATRIN rykker grænserne for viden og fremhæver de enorme udfordringer, som videnskabsmænd står over for. Resultaterne og teknikkerne i denne forskning har potentialet til permanent at ændre hele partikelfysikkens felt.

For yderligere information om resultaterne af KATRIN-eksperimentet, læs rapporterne uni-muenster.de, deinkalert.org og kit.edu.