KATRIN teki uuden ennätyksen: neutriinomassa 0,45 eV ensimmäistä kertaa!

KATRIN teki uuden ennätyksen: neutriinomassa 0,45 eV ensimmäistä kertaa!

11. huhtikuuta 2025 Karlsruhen teknologiainstituutin (KIT) "Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment" (KATRIN) saavutti merkittävää edistystä neutrinotutkimuksessa. Lehdessä julkaistussa artikkelissaTiedejulkaistiin, neutrinomassalle määritettiin uusi yläraja enintään 0,45 elektronivolttia (eV), joka on vain 8 x 10^-37vastaa kilogrammaa. Tämä löytö edustaa maailmanlaajuista ennätystä ja on ratkaisevan tärkeä yhden maailmankaikkeuden vähiten ymmärrettävän hiukkasen fysikaalisten ominaisuuksien valottamiseksi. Neutriinomassan tarkka mittaus on keskeistä luonnon peruslakien ymmärtämisessä, kuten KATRIN-yhteistyö selittää.

Neutriinot, joita on kolmea päätyyppiä – elektroni-, myoni- ja tau-neutriinot – ovat sähköisesti neutraaleja ja reagoivat harvoin aineen kanssa. KATRIN-kokeessa käytetään tritiumin beetahajoamista neutriinomassan tarkkaan mittaamiseen. Tämän prosessin aikana neutroni muuttuu protoniksi ja emittoi elektronin ja elektronin antineutrinon. Näiden hiukkasten energiajakauman analysointi antaa tutkijoille mahdollisuuden tehdä johtopäätöksiä neutriinojen massasta. Tietojen arvioidusta neutriinomassasta vuonna 2025 odotetaan lähestyvän 0,3 eV 90 %:n varmuudella.

KATRIN-kokeen tekniset tiedot

KATRIN-järjestelmä on 70 metriä pitkä ja sisältää korkearesoluutioisen spektrometrin, jonka halkaisija on kymmenen metriä. Neutriinomassamittaukset suoritettiin yhteensä 259 päivän aikana viidessä mittauskampanjassa, joiden aikana analysoitiin noin 36 miljoonaa elektronia. Tämä datamäärä ylittää aiemmat mittaukset kuusinkertaisesti ja mahdollistaa paljon tarkemman neutriinomassan tutkimuksen. KATRINin tulokset vahvistavat myös teorian, jonka mukaan neutriinot ovat vähintään miljoona kertaa kevyempiä kuin elektronit, ja vahvistavat näyttöä siitä, että neutriinoilla on massaa - näkökohta, joka on ristiriidassa standardimallin perinteisen oletuksen kanssa.

Tutkijat ovat merkittävästi tarkentaneet neutriinomittausten rajoja parantamalla tiedonkeruumenetelmiä ja vähentämällä systemaattista epävarmuutta. Christian Weinheimer Münsterin yliopistosta, yksi kokeen edellisistä puhujista, ja hänen tiiminsä olivat avainroolissa KATRINin perustamisessa ja käytössä ja kehittivät innovatiivisia analyysi- ja mittausmenetelmiä, jotka lisäävät merkittävästi kokeiden herkkyyttä.

Näkymät ja tulevat projektit

KATRINin osana tehtävät neutriinomassamittaukset jatkuvat vuoden 2025 loppuun asti. Vuodesta 2026 alkaen liitetään uusi ilmaisinjärjestelmä nimeltä TRISTAN, joka mahdollistaa hypoteettisten steriilien neutriinojen etsinnän. Lisäksi meneillään on KATRIN++-niminen tutkimus- ja kehitysohjelma, jolla kehitetään konsepteja tulevia neutriinomassan kokeita varten. Tässä kansainvälisessä yhteishankkeessa on mukana tutkijoita yli 20 laitoksesta seitsemästä maasta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että KATRIN-kokeen edistyminen ei ainoastaan ​​osoita, kuinka tärkeää neutriinojen tutkimus on universumimme ymmärtämiselle, vaan myös mitä innovatiivisia lähestymistapoja modernissa hiukkasfysiikassa on mahdollista. KATRINin löydökset ylittävät tiedon rajoja ja tuovat esiin tutkijoiden kohtaamat valtavat haasteet. Tämän tutkimuksen tuloksilla ja tekniikoilla on potentiaalia muuttaa pysyvästi koko hiukkasfysiikan alaa.

Lue raportit saadaksesi lisätietoja KATRIN-kokeen tuloksista uni-muenster.de, deinkalert.org ja kit.edu.