KATRIN sätter nytt rekord: Neutrinomassa till 0,45 eV för första gången!

KATRIN sätter nytt rekord: Neutrinomassa till 0,45 eV för första gången!

Den 11 april 2025 uppnådde "Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment" (KATRIN) vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) anmärkningsvärda framsteg inom neutrinoforskning. I en artikel publicerad i tidskriftenVetenskappublicerades, bestämdes en ny övre gräns för neutrinomassan på högst 0,45 elektronvolt (eV), vilket endast är 8 x 10^-37motsvarar kilogram. Detta fynd representerar ett globalt rekord och är avgörande för att belysa de fysiska egenskaperna hos en av de minst förstådda partiklarna i universum. Den exakta mätningen av neutrinomassan är central för att förstå grundläggande naturlagar, som KATRIN-samarbetet förklarar.

Neutriner, som finns i tre huvudtyper – elektron-, myon- och tau-neutriner – är elektriskt neutrala och reagerar sällan med materia. KATRIN-experimentet använder tritiums beta-sönderfall för att exakt mäta neutrinomassan. Under denna process omvandlas en neutron till en proton och avger en elektron och en elektron antineutrino. Genom att analysera energifördelningen av dessa partiklar kan forskare dra slutsatser om neutrinernas massa. Information om den uppskattade neutrinomassan 2025 förväntas närma sig 0,3 eV med 90 % tillförlitlighet.

Tekniska detaljer om KATRIN-experimentet

KATRIN-systemet är 70 meter långt och inkluderar en högupplöst spektrometer med en diameter på tio meter. Neutrinomassmätningarna genomfördes under totalt 259 dagar i fem mätkampanjer, under vilka cirka 36 miljoner elektroner analyserades. Denna mängd data överstiger tidigare mätningar sexfaldigt och möjliggör en mycket mer exakt studie av neutrinomassan. KATRINs resultat bekräftar också teorin om att neutriner är minst en miljon gånger lättare än elektroner och stärker bevis för att neutriner har massa – en aspekt som motsäger det traditionella antagandet i Standardmodellen.

Forskare har avsevärt förfinat gränserna för neutrinomätningar genom förbättrade datainsamlingsmetoder och minskade systematiska osäkerheter. Christian Weinheimer från universitetet i Münster, en av de tidigare talarna för experimentet, och hans team spelade en nyckelroll i att sätta upp och driva KATRIN och utvecklade innovativa analys- och mätmetoder som avsevärt ökar experimentens känslighet.

Utsikter och framtida projekt

Neutrinomassmätningarna som en del av KATRIN kommer att pågå till slutet av 2025. Från 2026 och framåt kommer ett nytt detektorsystem kallat TRISTAN att kopplas in, vilket ska möjliggöra sökandet efter hypotetiska sterila neutriner. Dessutom pågår ett forsknings- och utvecklingsprogram kallat KATRIN++ för att utveckla koncept för framtida experiment på neutrinomassa. Forskare från över 20 institutioner från sju länder är involverade i detta internationella gemensamma projekt.

Sammanfattningsvis visar framstegen med KATRIN-experimentet inte bara hur viktig forskning om neutriner är för att förstå vårt universum, utan också vilka innovativa tillvägagångssätt som är möjliga inom modern partikelfysik. Fynden från KATRIN tänjer på kunskapens gränser och lyfter fram de enorma utmaningar som forskarna står inför. Resultaten och teknikerna i denna forskning har potential att permanent förändra hela partikelfysikens område.

För ytterligare information om resultaten av KATRIN-experimentet, läs rapporterna uni-muenster.de, deinkalert.org och kit.edu.