KATRIN pasiekė naują rekordą: neutrino masė iki 0,45 eV pirmą kartą!

KATRIN pasiekė naują rekordą: neutrino masė iki 0,45 eV pirmą kartą!

2025 m. balandžio 11 d. Karlsrūhės technologijos instituto (KIT) atliktas „Karlsrūhės tričio neutrino eksperimentas“ (KATRIN) padarė didelę pažangą neutrinų tyrimų srityje. Straipsnyje, paskelbtame žurnaleMokslasbuvo paskelbta, buvo nustatyta nauja viršutinė neutrino masės riba, ne didesnė kaip 0,45 elektronvolto (eV), kuri yra tik 8 x 10^-37atitinka kilogramus. Šis atradimas yra pasaulinis rekordas ir yra labai svarbus norint išsiaiškinti vienos iš mažiausiai suprantamų visatoje dalelių fizines savybes. Tikslus neutrinų masės matavimas yra labai svarbus norint suprasti pagrindinius gamtos dėsnius, kaip paaiškina KATRIN bendradarbiavimas.

Neutrinai, kurie egzistuoja trijų pagrindinių tipų – elektronų, miuonų ir tau neutrinai – yra elektriškai neutralūs ir retai reaguoja su medžiaga. KATRIN eksperimentas naudoja tričio beta skilimą, kad tiksliai išmatuotų neutrino masę. Šio proceso metu neutronas virsta protonu ir išspinduliuoja elektroną bei elektronų antineutriną. Šių dalelių energijos pasiskirstymo analizė leidžia mokslininkams padaryti išvadas apie neutrinų masę. Informacija apie numatomą neutrinų masę 2025 m. turėtų priartėti prie 0,3 eV su 90% pasitikėjimu.

KATRIN eksperimento techninės detalės

KATRIN sistema yra 70 metrų ilgio ir apima didelės raiškos spektrometrą, kurio skersmuo yra dešimt metrų. Neutrinų masės matavimai buvo atlikti iš viso 259 dienas per penkias matavimo kampanijas, kurių metu buvo ištirta apie 36 milijonai elektronų. Šis duomenų kiekis šešis kartus viršija ankstesnius matavimus ir leidžia daug tiksliau ištirti neutrinų masę. KATRIN rezultatai taip pat patvirtina teoriją, kad neutrinai yra bent milijoną kartų lengvesni už elektronus ir patvirtina įrodymus, kad neutrinai turi masę – aspektas, prieštaraujantis tradicinei prielaidai standartiniame modelyje.

Tyrėjai gerokai patobulino neutrinų matavimo ribas, patobulindami duomenų rinkimo metodus ir sumažindami sisteminį neapibrėžtumą. Christian Weinheimer iš Miunsterio universiteto, vienas iš ankstesnių eksperimento pranešėjų, ir jo komanda atliko pagrindinį vaidmenį nustatant ir eksploatuojant KATRIN ir sukūrė naujoviškus analizės ir matavimo metodus, kurie žymiai padidina eksperimentų jautrumą.

Perspektyva ir ateities projektai

Neutrinų masės matavimai, kaip KATRIN dalis, vyks iki 2025 m. pabaigos. Nuo 2026 m. bus prijungta nauja detektorių sistema TRISTAN, kuri leis ieškoti hipotetinių sterilių neutrinų. Be to, vykdoma mokslinių tyrimų ir plėtros programa, pavadinta KATRIN++, kuria siekiama sukurti būsimų neutrinų masės eksperimentų koncepcijas. Šiame tarptautiniame bendrame projekte dalyvauja mokslininkai iš daugiau nei 20 institucijų iš septynių šalių.

Apibendrinant galima pasakyti, kad KATRIN eksperimento eiga ne tik parodo, kokie svarbūs mūsų visatos supratimui yra neutrinų tyrimai, bet ir kokie naujoviški metodai galimi šiuolaikinėje dalelių fizikoje. KATRIN išvados praplečia žinių ribas ir pabrėžia didžiulius iššūkius, su kuriais susiduria mokslininkai. Šio tyrimo rezultatai ir metodai gali visam laikui pakeisti visą dalelių fizikos sritį.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie KATRIN eksperimento rezultatus, skaitykite ataskaitas uni-muenster.de, deinkalert.org ir kit.edu.