Маса нейтрына менш за 0.8 эВ

Эксперымент KATRIN, прызначаны для ўзважвання нейтрына, абвясціў аб больш дакладнай ацэнцы верхняй мяжы свайго маса - нейтрына важаць не больш за 0.8 эВ, г.зн. нейтрына лягчэйшыя за 0.8 эВ (1 эВ = 1.782 х 10-36 кг).

нейтрына (літаральна, маленькія нейтральныя) з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі элементарнымі часціцамі ў сусвет. Яны амаль усюдыісныя, у галактыка, на сонцы, ва ўсім прастору вакол нас. Трыльёны нейтрына кожную секунду праходзяць праз наша цела, не ўзаемадзейнічаючы ні з адной іншай часціцай.  

Упершыню іх было сфарміравана 10^-4 секунды пасля Вялікага выбуху каля 13.8 мільярда гадоў таму і адыграў важную ролю ў эвалюцыі сусвет. Яны бесперапынна ўтвараюцца ў велізарных колькасцях у рэакцыях ядзернага сінтэзу на зорках, у тым ліку на Сонцы, у ядзерных рэактарах на зямлі і ў радыеактыўных распадах. Яны таксама важныя ў працэсе ўзнікнення звышновых у жыццёвым цыкле зоркі і даюць раннія сігналы аб выбухах звышновых. На субатамным узроўні, нейтрына даць інструмент для вывучэння структуры нуклонаў. нейтрына можа таксама дапамагчы растлумачыць асіметрыю матэрыі і антыматэрыі.  

Нягледзячы на ​​​​ўсю гэтую важнасць, пра многае яшчэ невядома нейтрына. Мы не ведаем, як яны ўзаемадзейнічаюць з іншымі часціцамі. Падобным чынам, з моманту адкрыцця асцыляцый нейтрына вядома, што нейтрына маюць ненулявы маса. Мы ведаем, што нейтрына вельмі малыя маса і з'яўляюцца самымі лёгкімі з усіх элементарных часціц, але іх дакладная маса да гэтага часу застаецца нявызначанай. Для лепшага разумення сусвет, вельмі важна, каб маса нейтрына вымяралася дакладна.  

Эксперымент TRItium Neutrino KARLsruhe (KATRIN) у Тэхналагічным інстытуце Карлсруэ (KIT), сумеснае прадпрыемства шасці краін, прысвечана вымярэнню масы нейтрына з дакладнасцю ніжэй за эВ.  

У 2019 годзе ў эксперыменце KATRIN было абвешчана, што нейтрына важаць не больш за 1.1 эВ, што ў два разы больш у параўнанні з папярэднімі вымярэннямі верхняй мяжы 2 эВ.  

1 эВ або электрон-вольт - гэта энергія, атрыманая электронам, калі электрычны патэнцыял у электрона павялічваецца на адзін вольт і роўны 1.602 × 10^-19 джоўль. На субатамным узроўні зручна выказаць масу праз энергію ў адпаведнасці з сіметрыяй маса-энергія ў адпаведнасці з E=mc² ; 1 эВ = 1.782 х 10-36 кг.  

14 лютага 2022 года KATRIN Collaboration абвясціла аб вымярэнні масы нейтрына з беспрэцэдэнтнай дакладнасцю, якая выявіла, што нейтрына лягчэйшыя за 0.8 эВ, што парушае бар'ер у 1 эВ у фізіцы нейтрына.  

Даследчая група мае на мэце працягнуць далейшыя вымярэнні масы нейтрына да канца 2024 года. З 2025 года з дапамогай новай дэтэктарнай сістэмы TRISTAN эксперымент KATRIN пачне пошук стэрыльных нейтрына. Маючы масы ў дыяпазоне КэВ, стэрыльныя нейтрына будуць кандыдатамі на таямнічую цёмную матэрыю.  

*** 

Крыніцы:  

1. Эксперымент з трытыем нейтрына Карлсруэ (KATRIN). Даступны па адрасе https://www.katrin.kit.edu/  

2. Тэхналагічны інстытут Карлсруэ (KIT). Прэс-рэліз 012/2022 – Нейтрына лягчэйшыя за 0.8 электрон-вольта. Апублікавана 14 лютага 2022 г. Даступна па адрасе https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php 

3. Супрацоўніцтва KATRIN. Прамое вымярэнне масы нейтрына з субэлектронвольтавай адчувальнасцю. Нац. фіз. 18, 160–166 (2022). Апублікавана: 14 лютага 2022 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1