KATRIN vestigt een nieuw record: neutrinomassa voor het eerst tot 0,45 eV!

KATRIN vestigt een nieuw record: neutrinomassa voor het eerst tot 0,45 eV!

Op 11 april 2025 boekte het ‘Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment’ (KATRIN) aan het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) opmerkelijke vooruitgang in het neutrino-onderzoek. In een artikel gepubliceerd in het tijdschriftWetenschapwerd gepubliceerd, werd een nieuwe bovengrens voor de neutrinomassa van maximaal 0,45 elektronvolt (eV) bepaald, namelijk slechts 8 x 10^-37komt overeen met kilogram. Deze bevinding vertegenwoordigt een wereldwijd record en is cruciaal om licht te werpen op de fysieke eigenschappen van een van de minst begrepen deeltjes in het universum. De precieze meting van de neutrinomassa is van cruciaal belang voor het begrijpen van fundamentele natuurwetten, zoals de KATRIN-samenwerking uitlegt.

Neutrino's, die in drie hoofdtypen bestaan: elektronen-, muon- en tau-neutrino's, zijn elektrisch neutraal en reageren zelden met materie. Het KATRIN-experiment maakt gebruik van het bèta-verval van tritium om de neutrinomassa nauwkeurig te meten. Tijdens dit proces verandert een neutron in een proton en zendt een elektron en een elektron-antineutrino uit. Door de energieverdeling van deze deeltjes te analyseren, kunnen wetenschappers conclusies trekken over de massa van de neutrino’s. Informatie over de geschatte neutrinomassa in 2025 zal naar verwachting met 90% zekerheid de 0,3 eV benaderen.

Technische details van het KATRIN-experiment

Het KATRIN-systeem is 70 meter lang en omvat een spectrometer met hoge resolutie en een diameter van tien meter. De neutrinomassametingen werden gedurende in totaal 259 dagen uitgevoerd in vijf meetcampagnes, waarbij ongeveer 36 miljoen elektronen werden geanalyseerd. Deze hoeveelheid gegevens is zesvoudig groter dan eerdere metingen en maakt een veel preciezere studie van de neutrinomassa mogelijk. De resultaten van KATRIN bevestigen ook de theorie dat neutrino's minstens een miljoen keer lichter zijn dan elektronen en versterken het bewijs dat neutrino's massa hebben - een aspect dat in tegenspraak is met de traditionele aanname in het Standaardmodel.

Onderzoekers hebben de grenzen van neutrinometingen aanzienlijk verfijnd door verbeterde methoden voor gegevensverzameling en verminderde systematische onzekerheden. Christian Weinheimer van de Universiteit van Münster, een van de eerdere sprekers van het experiment, en zijn team speelden een sleutelrol bij het opzetten en exploiteren van KATRIN en ontwikkelden innovatieve analyse- en meetmethoden die de gevoeligheid van de experimenten aanzienlijk vergroten.

Vooruitzichten en toekomstige projecten

De neutrinomassametingen als onderdeel van KATRIN lopen tot eind 2025. Vanaf 2026 zal een nieuw detectorsysteem genaamd TRISTAN worden aangesloten, dat de zoektocht naar hypothetische steriele neutrino's mogelijk maakt. Daarnaast loopt er een onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma genaamd KATRIN++ om concepten te ontwikkelen voor toekomstige experimenten met neutrinomassa. Bij dit internationale gezamenlijke project zijn wetenschappers van ruim twintig instellingen uit zeven landen betrokken.

Samenvattend laat de voortgang van het KATRIN-experiment niet alleen zien hoe belangrijk onderzoek naar neutrino's is voor het begrijpen van ons universum, maar ook welke innovatieve benaderingen mogelijk zijn in de moderne deeltjesfysica. De bevindingen van KATRIN verleggen de grenzen van de kennis en benadrukken de enorme uitdagingen waarmee wetenschappers worden geconfronteerd. De resultaten en technieken van dit onderzoek hebben het potentieel om het hele veld van de deeltjesfysica permanent te veranderen.

Lees de rapporten voor meer informatie over de resultaten van het KATRIN-experiment uni-muenster.de, deinkalert.org En kit.edu.