Експеримент KATRIN, призначений для зважування нейтрино, оголосив про більш точну оцінку верхньої межі свого маса - нейтрино важать не більше 0.8 еВ, тобто нейтрино легше 0.8 еВ (1 еВ = 1.782 × 10-36 кг).
Нейтрино (буквально маленькі нейтральні) є найбільш поширеними елементарними частинками в всесвіт. Вони майже всюдисущі, в галактика, на сонці, у всьому простір навколо нас. Щосекунди трильйони нейтрино проходять через наші тіла, не взаємодіючи з жодною іншою частинкою.
Вперше їх було сформовано 10-4 секунд після Великого вибуху приблизно 13.8 мільярдів років тому і відіграв важливу роль в еволюції всесвіт. Вони безперервно утворюються у величезній кількості в реакціях ядерного синтезу на зірках, у тому числі на Сонці, в ядерних реакторах на Землі та під час радіоактивних розпадів. Вони також важливі в процесі утворення наднових у життєвому циклі зірки та забезпечують ранні сигнали про вибухи наднових. На субатомному рівні, нейтрино забезпечити інструмент для вивчення структури нуклонів. Нейтрино може також допомогти пояснити асиметрію матерія-антиматерія.
Незважаючи на всю цю важливість, багато чого досі невідомо нейтрино. Ми не знаємо, як вони взаємодіють з іншими частинками. Подібним чином, після відкриття осциляцій нейтрино відомо, що нейтрино мають ненульовий маса. Ми знаємо, що нейтрино дуже малі маса і є найлегшими з усіх елементарних частинок, але їх точна маса досі залишається невизначеною. Для кращого розуміння всесвіт, дуже важливо, щоб маса нейтрино була виміряна точно.
Експеримент TRItium Neutrino KArlsruhe (KATRIN) у Технологічному інституті Карлсруе (KIT), спільне підприємство шести країн, присвячене вимірюванню маси нейтрино з точністю до eV.
У 2019 році в експерименті KATRIN було оголошено, що нейтрино важать не більше 1.1 ев, що було подвійним покращенням порівняно з попередніми вимірюваннями верхньої межі 2 ев.
1 еВ або електрон-вольт - це енергія, яку отримує електрон, коли електричний потенціал електрона збільшується на один вольт і дорівнює 1.602 × 10-19 джоуль. На субатомному рівні зручно виразити масу в термінах енергії, дотримуючись симетрії маса-енергія відповідно до E=mc2 ; 1 еВ = 1.782 x 10-36 кг.
14 лютого 2022 року KATRIN Collaboration оголосила про вимірювання маси нейтрино з безпрецедентною точністю, яка показала, що нейтрино легше 0.8 еВ, таким чином подолавши бар’єр 1 еВ у фізиці нейтрино.
Дослідницька група має на меті продовжити подальші вимірювання маси нейтрино до кінця 2024 року. З 2025 року за допомогою нової детекторної системи TRISTAN експеримент KATRIN розпочне пошук стерильних нейтрино. Маючи маси в діапазоні КеВ, стерильні нейтрино були б кандидатами на таємничу темну матерію.
***
джерела:
- Експеримент тритій нейтрино Карлсруе (KATRIN). Доступний за адресою https://www.katrin.kit.edu/
- Технологічний інститут Карлсруе (KIT). Прес-реліз 012/2022 – нейтрино легше 0.8 електрон-вольта. Опубліковано 14 лютого 2022 р. Доступно за адресою https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- Співпраця KATRIN. Пряме вимірювання маси нейтрино з субелектронвольтовою чутливістю. Нац. фіз. 18, 160–166 (2022). Опубліковано: 14 лютого 2022 р. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
