Η KATRIN σημειώνει νέο ρεκόρ: Μάζα νετρίνου στα 0,45 eV για πρώτη φορά!

Η KATRIN σημειώνει νέο ρεκόρ: Μάζα νετρίνου στα 0,45 eV για πρώτη φορά!

Στις 11 Απριλίου 2025, το «Πείραμα Νετρίνων Τριτίου Καρλσρούης» (KATRIN) στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης (KIT) σημείωσε αξιοσημείωτη πρόοδο στην έρευνα για τα νετρίνα. Σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικόΕπιστήμηδημοσιεύθηκε, καθορίστηκε ένα νέο ανώτατο όριο για τη μάζα των νετρίνων το πολύ 0,45 ηλεκτρον βολτ (eV), που είναι μόνο 8 x 10^-37αντιστοιχεί σε κιλά. Αυτό το εύρημα αντιπροσωπεύει ένα παγκόσμιο ρεκόρ και είναι ζωτικής σημασίας για να ρίξει φως στις φυσικές ιδιότητες ενός από τα λιγότερο κατανοητά σωματίδια στο σύμπαν. Η ακριβής μέτρηση της μάζας των νετρίνων είναι κεντρική για την κατανόηση των θεμελιωδών νόμων της φύσης, όπως εξηγεί η συνεργασία KATRIN.

Τα νετρίνα, τα οποία υπάρχουν σε τρεις κύριους τύπους —ηλεκτρόνιο, μιόνιο και ταυ νετρίνα— είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και σπάνια αντιδρούν με την ύλη. Το πείραμα KATRIN χρησιμοποιεί τη βήτα διάσπαση του τριτίου για να μετρήσει με ακρίβεια τη μάζα των νετρίνων. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο και εκπέμπει ένα ηλεκτρόνιο και ένα ηλεκτρόνιο αντινετρίνο. Η ανάλυση της κατανομής ενέργειας αυτών των σωματιδίων επιτρέπει στους επιστήμονες να βγάλουν συμπεράσματα σχετικά με τη μάζα των νετρίνων. Οι πληροφορίες σχετικά με την εκτιμώμενη μάζα νετρίνων το 2025 αναμένεται να προσεγγίσουν τα 0,3 eV με 90% εμπιστοσύνη.

Τεχνικές λεπτομέρειες του πειράματος KATRIN

Το σύστημα KATRIN έχει μήκος 70 μέτρα και περιλαμβάνει φασματόμετρο υψηλής ευκρίνειας με διάμετρο δέκα μέτρων. Οι μετρήσεις μάζας νετρίνων πραγματοποιήθηκαν σε συνολικά 259 ημέρες σε πέντε εκστρατείες μέτρησης, κατά τις οποίες αναλύθηκαν περίπου 36 εκατομμύρια ηλεκτρόνια. Αυτός ο όγκος δεδομένων υπερβαίνει τις προηγούμενες μετρήσεις έξι φορές και επιτρέπει μια πολύ πιο ακριβή μελέτη της μάζας των νετρίνων. Τα αποτελέσματα της KATRIN επιβεβαιώνουν επίσης τη θεωρία ότι τα νετρίνα είναι τουλάχιστον ένα εκατομμύριο φορές ελαφρύτερα από τα ηλεκτρόνια και ενισχύουν την απόδειξη ότι τα νετρίνα έχουν μάζα - μια πτυχή που έρχεται σε αντίθεση με την παραδοσιακή υπόθεση στο Καθιερωμένο Μοντέλο.

Οι ερευνητές έχουν βελτιώσει σημαντικά τα όρια των μετρήσεων νετρίνων μέσω βελτιωμένων μεθόδων συλλογής δεδομένων και μειωμένων συστηματικών αβεβαιοτήτων. Ο Christian Weinheimer από το Πανεπιστήμιο του Münster, ένας από τους προηγούμενους ομιλητές για το πείραμα, και η ομάδα του έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία και λειτουργία του KATRIN και ανέπτυξαν καινοτόμες μεθόδους ανάλυσης και μέτρησης που αυξάνουν σημαντικά την ευαισθησία των πειραμάτων.

Προοπτικές και μελλοντικά έργα

Οι μετρήσεις μάζας νετρίνων ως μέρος του KATRIN θα διαρκέσουν μέχρι το τέλος του 2025. Από το 2026 και μετά, θα συνδεθεί ένα νέο σύστημα ανιχνευτών που ονομάζεται TRISTAN, το οποίο θα επιτρέψει την αναζήτηση υποθετικών στείρων νετρίνων. Επιπλέον, ένα πρόγραμμα έρευνας και ανάπτυξης που ονομάζεται KATRIN++ βρίσκεται σε εξέλιξη για την ανάπτυξη ιδεών για μελλοντικά πειράματα στη μάζα νετρίνων. Επιστήμονες από περισσότερα από 20 ιδρύματα από επτά χώρες συμμετέχουν σε αυτό το διεθνές κοινό έργο.

Συνοψίζοντας, η πρόοδος του πειράματος KATRIN όχι μόνο δείχνει πόσο σημαντική είναι η έρευνα στα νετρίνα για την κατανόηση του σύμπαντος μας, αλλά και ποιες καινοτόμες προσεγγίσεις είναι δυνατές στη σύγχρονη σωματιδιακή φυσική. Τα ευρήματα της KATRIN ωθούν τα όρια της γνώσης και αναδεικνύουν τις τεράστιες προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες. Τα αποτελέσματα και οι τεχνικές αυτής της έρευνας έχουν τη δυνατότητα να αλλάξουν οριστικά ολόκληρο το πεδίο της σωματιδιακής φυσικής.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα αποτελέσματα του πειράματος KATRIN, διαβάστε τις αναφορές uni-muenster.de, deinkalert.org και κιτ.edu.