KATRIN je postavila nov rekord: prvič masa nevtrinov 0,45 eV!

KATRIN je postavila nov rekord: prvič masa nevtrinov 0,45 eV!

11. aprila 2025 je »Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment« (KATRIN) na Tehnološkem inštitutu Karlsruhe (KIT) dosegel izjemen napredek pri raziskavah nevtrinov. V članku, objavljenem v žurnaluZnanostje bila objavljena nova zgornja meja za maso nevtrina največ 0,45 elektronvolta (eV), kar je samo 8 x 10^-37ustreza kilogramom. Ta ugotovitev predstavlja svetovni rekord in je ključnega pomena za osvetlitev fizikalnih lastnosti enega najmanj razumljenih delcev v vesolju. Natančno merjenje mase nevtrinov je osrednjega pomena za razumevanje temeljnih zakonov narave, kot pojasnjuje sodelovanje KATRIN.

Nevtrini, ki obstajajo v treh glavnih vrstah - elektronski, mionski in tau nevtrini - so električno nevtrini in redko reagirajo s snovjo. Eksperiment KATRIN uporablja beta razpad tritija za natančno merjenje mase nevtrina. Med tem procesom se nevtron spremeni v proton in oddaja elektron in elektronski antinevtrino. Analiza porazdelitve energije teh delcev omogoča znanstvenikom, da sklepajo o masi nevtrinov. Podatki o ocenjeni masi nevtrinov leta 2025 pričakujejo, da se bodo z 90-odstotno zanesljivostjo približali 0,3 eV.

Tehnične podrobnosti eksperimenta KATRIN

Sistem KATRIN je dolg 70 metrov in vključuje spektrometer visoke ločljivosti s premerom deset metrov. Meritve mase nevtrinov so bile izvedene v skupno 259 dneh v petih merilnih akcijah, med katerimi je bilo analiziranih okoli 36 milijonov elektronov. Ta količina podatkov šestkrat presega prejšnje meritve in omogoča veliko natančnejšo študijo mase nevtrinov. Rezultati KATRIN potrjujejo tudi teorijo, da so nevtrini vsaj milijonkrat lažji od elektronov, in krepijo dokaze, da imajo nevtrini maso – vidik, ki je v nasprotju s tradicionalno predpostavko v standardnem modelu.

Raziskovalci so znatno izboljšali meje meritev nevtrinov z izboljšanimi metodami zbiranja podatkov in zmanjšanimi sistematičnimi negotovostmi. Christian Weinheimer z Univerze v Münstru, eden od prejšnjih govorcev za eksperiment, in njegova ekipa so odigrali ključno vlogo pri vzpostavitvi in ​​delovanju KATRIN ter razvili inovativne metode analize in merjenja, ki bistveno povečajo občutljivost eksperimentov.

Obeti in prihodnji projekti

Meritve mase nevtrinov v okviru KATRIN bodo potekale do konca leta 2025. Od leta 2026 dalje bo priključen nov detektorski sistem TRISTAN, ki bo omogočal iskanje hipotetičnih sterilnih nevtrinov. Poleg tega poteka raziskovalni in razvojni program, imenovan KATRIN++, za razvoj konceptov za prihodnje eksperimente z maso nevtrinov. V mednarodni skupni projekt so vključeni znanstveniki iz več kot 20 ustanov iz sedmih držav.

Če povzamemo, napredek eksperimenta KATRIN ne kaže samo, kako pomembne so raziskave nevtrinov za razumevanje našega vesolja, ampak tudi, kateri inovativni pristopi so možni v sodobni fiziki delcev. Ugotovitve KATRIN premikajo meje znanja in poudarjajo ogromne izzive, s katerimi se soočajo znanstveniki. Rezultati in tehnike te raziskave imajo potencial, da trajno spremenijo celotno področje fizike delcev.

Za več informacij o rezultatih eksperimenta KATRIN preberite poročila uni-muenster.de, deinkalert.org in kit.edu.