جرم نوترینوها کمتر از 0.8 eV است

آزمایش KATRIN برای وزن کردن نوترینوها تخمین دقیق تری از حد بالایی آن را اعلام کرده است توده - نوترینوها وزن آنها حداکثر 0.8 eV است، یعنی نوترینوها سبکتر از 0.8 eV هستند (1 eV = 1.782 x 10-36 کیلوگرم).

نوترینوها (به معنای واقعی کلمه، آنهایی که خنثی کوچک) فراوان ترین ذرات بنیادی در جهان. آنها تقریباً در همه جا حضور دارند، در کهکشان، در خورشید، در همه فضا اطراف ما. تریلیون ها نوترینو در هر ثانیه از بدن ما عبور می کنند بدون اینکه با هیچ ذره دیگری برهم کنش داشته باشند.  

آنها ابتدا 10 تشکیل شدند^-4 ثانیه پس از انفجار بزرگ در حدود 13.8 میلیارد سال پیش و نقش مهمی در تکامل جهان. آنها به طور پیوسته در واکنش های همجوشی هسته ای در ستارگان از جمله در خورشید، در راکتورهای هسته ای روی زمین و در واپاشی های رادیواکتیو به مقدار زیاد تشکیل می شوند. آنها همچنین در فرآیند ابرنواختر در چرخه زندگی یک ستاره مهم هستند و سیگنال های اولیه انفجارهای ابرنواختری را ارائه می دهند. در سطح زیر اتمی، نوترینوها ابزاری برای مطالعه ساختار نوکلئون ها فراهم می کند. نوترینوها همچنین می تواند به توضیح عدم تقارن ماده-ضد ماده کمک کند.  

با وجود تمام این اهمیت ها، هنوز چیزهای زیادی در مورد آنها ناشناخته است نوترینوها. ما نمی دانیم که چگونه آنها با ذرات دیگر تعامل دارند. به طور مشابه، از زمان کشف نوسانات نوترینو، مشخص شد که نوترینوها غیر صفر هستند. توده. ما می دانیم که نوترینوها بسیار کوچک هستند توده و سبک ترین ذرات بنیادی هستند اما جرم دقیق آنها هنوز مشخص نشده است. برای درک بهتر از جهانبسیار مهم است که جرم نوترینوها به طور دقیق اندازه گیری شود.  

آزمایش نوترینو تریتیوم کارلسروهه (KATRIN) در مؤسسه فناوری کارلسروهه (KIT)، تعهد مشترک شش کشور به اندازه‌گیری جرم نوترینو با دقت زیر eV اختصاص دارد.  

در سال 2019، آزمایش KATRIN اعلام کرد که وزن نوترینوها حداکثر 1.1 eV است که نسبت به اندازه‌گیری‌های قبلی در حد بالایی 2 eV بهبودی دو برابری داشت.  

1 ولت یا الکترون ولت انرژی است که توسط یک الکترون به دست می آید که پتانسیل الکتریکی در الکترون یک ولت افزایش یابد و برابر با 1.602 × 10 باشد.^-19 ژول در سطح زیراتمی، بیان جرم بر حسب انرژی به دنبال تقارن جرم-انرژی بر اساس E=mc راحت است.² ; 1 eV = 1.782 x 10-36 کیلوگرم.  

در 14 فوریه 2022، همکاری KATRIN اندازه‌گیری جرم نوترینوها را با دقت بی‌سابقه‌ای اعلام کرد که نشان می‌دهد نوترینوها سبک‌تر از 0.8 eV هستند و به این ترتیب سد 1 eV در فیزیک نوترینو شکسته می‌شود.  

هدف تیم تحقیقاتی ادامه اندازه‌گیری‌های بیشتر جرم نوترینو تا پایان سال 2024 است. از سال 2025، با کمک سیستم آشکارساز جدید TRISTAN، آزمایش KATRIN جستجو برای نوترینوهای استریل را آغاز خواهد کرد. با توده‌هایی در محدوده KeV، نوترینوهای عقیم می‌توانند کاندیدای ماده تاریک مرموز باشند.  

*** 

منابع:  

1. آزمایش نوترینو تریتیوم کارلسروهه (KATRIN). موجود در https://www.katrin.kit.edu/  

2. موسسه فناوری کارلسروهه (KIT). بیانیه مطبوعاتی 012/2022 - نوترینوها سبکتر از 0.8 الکترون ولت هستند. ارسال شده در 14 فوریه 2022. موجود در https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php 

3. همکاری کاترین اندازه گیری مستقیم جرم نوترینو با حساسیت زیر الکترون ولت. نات. فیزیک 18، 160-166 (2022). تاریخ انتشار: 14 فوریه 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1