KATRIN postavlja novi rekord: Masa neutrina po prvi put iznosi 0,45 eV!

KATRIN postavlja novi rekord: Masa neutrina po prvi put iznosi 0,45 eV!

Dana 11. travnja 2025., "Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment" (KATRIN) na Karlsruhe Institute of Technology (KIT) postigao je izvanredan napredak u istraživanju neutrina. U članku objavljenom u žurnaluZnanostobjavljena, određena je nova gornja granica za masu neutrina od najviše 0,45 elektron volta (eV), što je samo 8 x 10^-37odgovara kilogramima. Ovo otkriće predstavlja globalni rekord i ključno je za rasvjetljavanje fizičkih svojstava jedne od najmanje shvaćenih čestica u svemiru. Precizno mjerenje mase neutrina ključno je za razumijevanje temeljnih zakona prirode, kako objašnjava suradnja KATRIN.

Neutrini, koji postoje u tri glavne vrste — elektronski, mionski i tau neutrini — električki su neutralni i rijetko reagiraju s materijom. Eksperiment KATRIN koristi beta raspad tricija za precizno mjerenje mase neutrina. Tijekom tog procesa neutron se pretvara u proton i emitira elektron i elektronski antineutrino. Analiza distribucije energije ovih čestica omogućuje znanstvenicima izvođenje zaključaka o masi neutrina. Očekuje se da će se informacije o procijenjenoj masi neutrina 2025. približiti 0,3 eV s 90% pouzdanosti.

Tehnički detalji pokusa KATRIN

Sustav KATRIN dugačak je 70 metara i uključuje spektrometar visoke rezolucije promjera deset metara. Mjerenja mase neutrina provedena su tijekom ukupno 259 dana u pet mjernih kampanja, tijekom kojih je analizirano oko 36 milijuna elektrona. Ova količina podataka šesterostruko premašuje prethodna mjerenja i omogućuje mnogo preciznije proučavanje mase neutrina. Rezultati KATRINA također potvrđuju teoriju da su neutrini barem milijun puta lakši od elektrona i pojačavaju dokaze da neutrini imaju masu - aspekt koji je u suprotnosti s tradicionalnom pretpostavkom u Standardnom modelu.

Istraživači su značajno poboljšali granice mjerenja neutrina kroz poboljšane metode prikupljanja podataka i smanjene sustavne nesigurnosti. Christian Weinheimer sa Sveučilišta u Münsteru, jedan od prethodnih govornika za eksperiment, i njegov tim odigrali su ključnu ulogu u postavljanju i radu KATRIN-a te su razvili inovativne metode analize i mjerenja koje značajno povećavaju osjetljivost eksperimenata.

Izgledi i budući projekti

Mjerenja mase neutrina u sklopu KATRIN-a trajat će do kraja 2025. godine. Od 2026. godine priključit će se novi detektorski sustav nazvan TRISTAN koji će omogućiti traženje hipotetskih sterilnih neutrina. Osim toga, u tijeku je istraživački i razvojni program pod nazivom KATRIN++ za razvoj koncepata za buduće eksperimente s masom neutrina. U ovaj međunarodni zajednički projekt uključeni su znanstvenici iz preko 20 institucija iz sedam zemalja.

Ukratko, napredak eksperimenta KATRIN ne samo da pokazuje koliko je važno istraživanje neutrina za razumijevanje našeg svemira, već i koji su inovativni pristupi mogući u modernoj fizici čestica. Nalazi iz KATRIN pomiču granice znanja i naglašavaju ogromne izazove s kojima se znanstvenici suočavaju. Rezultati i tehnike ovog istraživanja imaju potencijal trajno promijeniti cijelo područje fizike čestica.

Za daljnje informacije o rezultatima eksperimenta KATRIN pročitajte izvješća uni-muenster.de, deinkalert.org i kit.edu.