Маса неутрина је мања од 0.8 еВ

Експеримент КАТРИН задужен за мерење неутрина објавио је прецизнију процену горње границе његове маса - неутрини имају највише 0.8 еВ, тј. неутрини су лакши од 0.8 еВ (1 еВ = 1.782 к 10-36 кг).

Неутринос (буквално, мале неутралне) су најзаступљеније елементарне честице у свемир. Они су скоро свеприсутни, у галаксија, на сунцу, у свим простор око нас. Трилиони неутрина пролазе кроз наша тела сваке секунде без интеракције са било којом другом честицом.  

Прво су формирани 10^-4 секунди након великог праска пре око 13.8 милијарди година и играо је важну улогу у еволуцији свемир. Континуирано се формирају у огромним количинама у реакцијама нуклеарне фузије у звездама, укључујући сунце, у нуклеарним реакторима на земљи и у радиоактивним распадима. Они су такође важни у процесу супернове у животном циклусу звезде и дају ране сигнале експлозија супернове. На субатомском нивоу, неутрини пружају алат за проучавање структуре нуклеона. Неутринос такође може помоћи у објашњењу асиметрије материје и антиматерије.  

Без обзира на све ове важности, много тога се још увек не зна неутрини. Не знамо како оне ступају у интеракцију са другим честицама. Слично томе, од открића осцилација неутрина, познато је да неутрини имају различиту од нуле маса. Знамо да неутрини имају веома мале маса и најлакше су од свих елементарних честица, али њихова тачна маса и даље остаје неодређена. За боље разумевање свемир, кључно је да се маса неутрина тачно измери.  

КАрлсрухе ТРИтиум Неутрино Екперимент (КАТРИН) на Институту за технологију у Карлсруеу (КИТ), заједнички подухват шест земаља посвећен је мерењу масе неутрина са суб-еВ прецизношћу.  

У 2019, КАТРИН експеримент је објавио да неутрини теже највише 1.1 еВ, што је двоструко побољшање у односу на претходна горња мерења од 2 еВ  

1 еВ или електронски волт је енергија коју добија електрон када се електрични потенцијал на електрону повећа за један волт и једнак је 1.602 × 10^{-КСНУМКС} џул. На субатомском нивоу, згодно је изразити масу у терминима енергије пратећи симетрију маса-енергија према Е=мц² ; 1 еВ = 1.782 к 10-36 кг.  

Дана 14. фебруара 2022. године, КАТРИН Цоллаборатион објавила је мерење масе неутрина са прецизношћу без преседана откривајући да су неутрини лакши од 0.8 еВ, чиме је разбијена баријера од 1 еВ у физици неутрина.  

Истраживачки тим има за циљ да настави са даљим мерењима масе неутрина до краја 2024. Од 2025. године, уз помоћ новог детекторског система ТРИСТАН, експеримент КАТРИН ће кренути у потрагу за стерилним неутринима. Са масама у опсегу КеВ, стерилни неутрини би били кандидати за мистериозну тамну материју.  

*** 

Извори:  

1. Карлсруе Тритиум Неутрино Експеримент (КАТРИН). Доступно на https://www.katrin.kit.edu/  

2. Технолошки институт Карлсруе (КИТ). Саопштење за јавност 012/2022 – Неутрини су лакши од 0.8 електронских волти. Објављено 14. фебруара 2022. Доступно на https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php 

3. Сарадња КАТРИН. Директно мерење масе неутрина са суб-електронволтном осетљивошћу. Нат. Пхис. 18, 160–166 (2022). Објављено: 14. фебруара 2022. ДОИ: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1