Эксперимент KATRIN по взвешиванию нейтрино объявил более точную оценку верхнего предела его массы – нейтрино весят не более 0.8 эВ, т.е. нейтрино легче 0.8 эВ (1 эВ = 1.782 х 10-36 кг).
Нейтрино (буквально, маленькие нейтральные) — самые распространенные элементарные частицы в вселенная. Они почти вездесущи, в галактике, на солнце, во всем пространстве вокруг нас. Каждую секунду через наши тела проходят триллионы нейтрино, не взаимодействуя ни с одной другой частицей.
Они были впервые сформированы 10-4 секунд после Большого взрыва около 13.8 миллиардов лет назад и сыграл важную роль в эволюции Вселенной. Они постоянно образуются в огромных количествах в реакциях ядерного синтеза в звездах, в том числе и на Солнце, в ядерных реакторах на Земле и в радиоактивных распадах. Они также важны в процессе образования сверхновых в жизненном цикле звезды и обеспечивают ранние сигналы о взрывах сверхновых. На субатомном уровне нейтрино предоставить инструмент для изучения структуры нуклонов. Нейтрино также может помочь объяснить асимметрию материи и антиматерии.
Несмотря на всю эту важность, многое еще неизвестно о нейтрино. Мы не знаем, как они взаимодействуют с другими частицами. Точно так же с момента открытия осцилляций нейтрино известно, что нейтрино имеют ненулевую массу. Мы знаем, что нейтрино имеют очень маленькую массу и являются самыми легкими из всех элементарных частиц, но их точная масса до сих пор остается неопределенной. Для лучшего понимания Вселенной крайне важно точно измерить массу нейтрино.
Эксперимент с тритиевыми нейтрино в Карлсруэ (KATRIN) в Технологическом институте Карлсруэ (KIT), совместное предприятие шести стран, посвящен измерению массы нейтрино с точностью менее эВ.
В 2019 году эксперимент KATRIN объявил, что нейтрино весят не более 1.1 эВ, что в два раза больше, чем предыдущие измерения с верхним пределом в 2 эВ.
1 эВ или электрон-вольт – это энергия, приобретаемая электроном при увеличении электрического потенциала электрона на один вольт и равная 1.602 × 10-19 джоуль. На субатомном уровне удобно выражать массу через энергию, следуя симметрии масса-энергия согласно E=mc.2 ; 1 эВ = 1.782 х 10-36 кг.
14 февраля 2022 года коллаборация KATRIN объявила об измерении массы нейтрино с беспрецедентной точностью, показав, что нейтрино легче 0.8 эВ, тем самым преодолев барьер в 1 эВ в физике нейтрино.
Исследовательская группа намерена продолжить дальнейшие измерения массы нейтрино до конца 2024 года. С 2025 года с помощью новой детекторной системы TRISTAN эксперимент KATRIN приступит к поиску стерильных нейтрино. С массами в диапазоне кэВ стерильные нейтрино могли бы стать кандидатами на роль таинственной темной материи.
источники:
- Тритиевый нейтринный эксперимент в Карлсруэ (KATRIN). Доступны на https://www.katrin.kit.edu/
- Технологический институт Карлсруэ (KIT). Пресс-релиз 012/2022 – Нейтрино легче 0.8 электрон-вольт. Опубликовано 14 февраля 2022 г. Доступно по адресу https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- Коллаборация КАТРИН. Прямое измерение массы нейтрино с субэлектронвольтной чувствительностью. Нац. физ. 18, 160–166 (2022). Опубликовано: 14 февраля 2022 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
