KATRIN setter ny rekord: Nøytrinomasse til 0,45 eV for første gang!

KATRIN setter ny rekord: Nøytrinomasse til 0,45 eV for første gang!

Den 11. april 2025 oppnådde «Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment» (KATRIN) ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT) bemerkelsesverdig fremgang innen nøytrinoforskning. I en artikkel publisert i tidsskriftetVitenskapble publisert, ble det bestemt en ny øvre grense for nøytrinomassen på maksimalt 0,45 elektronvolt (eV), som bare er 8 x 10^-37tilsvarer kilo. Dette funnet representerer en global rekord og er avgjørende for å kaste lys over de fysiske egenskapene til en av de minst forståtte partiklene i universet. Den nøyaktige målingen av nøytrinomassen er sentral for å forstå grunnleggende naturlover, som KATRIN-samarbeidet forklarer.

Nøytrinoer, som finnes i tre hovedtyper - elektron-, myon- og tau-nøytrinoer - er elektrisk nøytrale og reagerer sjelden med materie. KATRIN-eksperimentet bruker tritiums beta-forfall til å måle nøytrinomassen nøyaktig. Under denne prosessen forvandles et nøytron til et proton og sender ut et elektron og et elektron antinøytrino. Ved å analysere energifordelingen til disse partiklene kan forskere trekke konklusjoner om massen til nøytrinoene. Informasjon om den estimerte nøytrinomassen i 2025 forventer å nærme seg 0,3 eV med 90 % konfidens.

Tekniske detaljer om KATRIN-eksperimentet

KATRIN-systemet er 70 meter langt og inkluderer et høyoppløselig spektrometer med en diameter på ti meter. Nøytrinomassemålingene ble utført over totalt 259 dager i fem målekampanjer, hvor rundt 36 millioner elektroner ble analysert. Denne datamengden overstiger tidligere målinger seks ganger og muliggjør en mye mer presis studie av nøytrinomassen. KATRINs resultater bekrefter også teorien om at nøytrinoer er minst en million ganger lettere enn elektroner og styrker bevis på at nøytrinoer har masse – et aspekt som motsier den tradisjonelle antagelsen i Standardmodellen.

Forskere har forbedret grensene for nøytrinomålinger betydelig gjennom forbedrede datainnsamlingsmetoder og reduserte systematiske usikkerheter. Christian Weinheimer fra Universitetet i Münster, en av de tidligere foredragsholderne for eksperimentet, og teamet hans spilte en nøkkelrolle i å sette opp og drifte KATRIN og utviklet innovative analyse- og målemetoder som øker følsomheten til eksperimentene betydelig.

Utsikter og fremtidige prosjekter

Nøytrinomassemålingene som en del av KATRIN vil pågå til slutten av 2025. Fra og med 2026 skal det kobles til et nytt detektorsystem kalt TRISTAN, som vil muliggjøre leting etter hypotetiske sterile nøytrinoer. I tillegg pågår et forsknings- og utviklingsprogram kalt KATRIN++ for å utvikle konsepter for fremtidige eksperimenter på nøytrinomasse. Forskere fra over 20 institusjoner fra syv land er involvert i dette internasjonale fellesprosjektet.

Oppsummert viser fremgangen til KATRIN-eksperimentet ikke bare hvor viktig forskning på nøytrinoer er for å forstå universet vårt, men også hvilke innovative tilnærminger som er mulige i moderne partikkelfysikk. Funnene fra KATRIN flytter kunnskapens grenser og synliggjør de enorme utfordringene forskerne står overfor. Resultatene og teknikkene til denne forskningen har potensial til å endre hele feltet av partikkelfysikk permanent.

For ytterligere informasjon om resultatene av KATRIN-eksperimentet, les rapportene uni-muenster.de, deinkalert.org og kit.edu.