Neutriinojen punnitsemiseen valtuutettu KATRIN-koe on ilmoittanut tarkemman arvion sen ylärajasta massa - neutriinot painaa enintään 0.8 eV, eli neutriinot ovat kevyempiä kuin 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
neutriinot (kirjaimellisesti, pienet neutraalit) ovat runsaimmat alkuainehiukkaset maailmankaikkeus. Ne ovat melkein kaikkialla läsnä galaxy, auringossa, kaikessa tila ympärillämme. Triljoonia neutriinoja kulkee kehomme läpi joka sekunti ilman, että ne ovat vuorovaikutuksessa muiden hiukkasten kanssa.
Ne perustettiin ensimmäisen kerran 10-4 sekuntia alkuräjähdyksen jälkeen noin 13.8 miljardia vuotta sitten ja sillä oli tärkeä rooli evoluutiossa maailmankaikkeus. Niitä muodostuu jatkuvasti valtavia määriä ydinfuusioreaktioissa tähdissä, mukaan lukien auringossa, maan ydinreaktoreissa ja radioaktiivisissa hajoamisissa. Ne ovat myös tärkeitä supernovaprosessissa tähden elinkaaren aikana ja antavat varhaisia signaaleja supernovaräjähdyksistä. Subatomitasolla, neutriinot tarjoavat työkalun nukleonien rakenteen tutkimiseen. neutriinot voisi myös auttaa selittämään aineen ja antiaineen epäsymmetriaa.
Kaikesta näistä tärkeydestä huolimatta paljon on vielä tuntematonta neutriinot. Emme tiedä, kuinka ne ovat vuorovaikutuksessa muiden hiukkasten kanssa. Samoin neutriinojen värähtelyjen löytämisen jälkeen tiedetään, että neutriinoilla on nollasta poikkeava massa. Tiedämme, että neutriinoilla on hyvin pieniä massa ja ovat kevyimmät kaikista alkuainehiukkasista, mutta niiden tarkka massa on edelleen määrittelemätön. Jotta ymmärtäisit paremmin maailmankaikkeus, on ratkaisevan tärkeää, että neutriinojen massa mitataan tarkasti.
KArlsruhen TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) Karlsruhen teknologiainstituutissa (KIT), kuuden maan yhteistyö on omistettu neutriinon massan mittaamiseen eV:tä pienemmällä tarkkuudella.
Vuonna 2019 KATRIN-kokeessa ilmoitettiin, että neutriinot painavat enintään 1.1 eV, mikä oli kaksinkertainen parannus aikaisempiin 2 eV:n ylärajamittauksiin verrattuna.
1 eV eli elektronivoltti on energiaa, jonka elektroni saa, kun elektronin sähköpotentiaali kasvaa yhdellä voltilla ja on yhtä suuri kuin 1.602 × 10-19 joule. Subatomitasolla on kätevää ilmaista massa energiana massa-energia-symmetrian mukaisesti E=mc:n mukaisesti2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
KATRIN Collaboration ilmoitti 14. helmikuuta 2022 neutriinojen massan mittaamisesta ennennäkemättömällä tarkkuudella ja paljastaa, että neutriinot ovat kevyempiä kuin 0.8 eV, mikä rikkoo 1 eV:n esteen neutriinofysiikassa.
Tutkimusryhmän tavoitteena on jatkaa neutriinomassan jatkomittauksia vuoden 2024 loppuun asti. Vuodesta 2025 alkaen KATRIN-kokeessa lähdetään uuden TRISTAN-ilmaisinjärjestelmän avulla etsimään steriilejä neutriinoja. Kun massat ovat KeV-alueella, steriilit neutriinot olisivat ehdokkaita salaperäiseen pimeään aineeseen.
***
Lähteet:
- Karlsruhen Tritium Neutrino Experiment (KATRIN). Saatavilla https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhen teknillinen korkeakoulu (KIT). Lehdistötiedote 012/2022 – Neutriinot ovat kevyempiä kuin 0.8 elektronivolttia. Julkaistu 14. helmikuuta 2022. Saatavilla osoitteessa https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- KATRIN-yhteistyö. Suora neutriinomassan mittaus osaelektronivolttiherkkyydellä. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Julkaistu: 14. helmikuuta 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
