Przełom w pomiarze masy neutrina w eksperymencie Karlsruhe

W przełomowym osiągnięciu, eksperyment Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) w Niemczech ustanowił nowy rekord świata, precyzując górną granicę masy neutrina. Ten kamień milowy, osiągnięty dzięki współpracy ponad dwudziestu instytucji badawczych z siedmiu krajów, stanowi znaczący postęp w fizyce cząstek elementarnych.

Odkrywanie tajemnic neutrin

Neutrina, nieuchwytne cząstki przenikające wszechświat, odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu struktur galaktycznych na dużą skalę. Ich maleńka, ale niezerowa masa służy jako kluczowy wskaźnik wcześniej nieznanych procesów fizycznych. Precyzyjny pomiar masy neutrina jest niezbędny do zrozumienia fundamentalnych praw natury i określenia ogólnej masy wszechświata.

Eksperyment, wykorzystujący rozpad beta trytu, niestabilnego izotopu wodoru, wykorzystuje spektrometr do pomiaru masy neutrina. Nowa granica wynosi 0,45 elektronowolta, co stanowi poprawę w stosunku do wyniku z 2022 roku o 0,35 elektronowolta. „Obecna górna granica utrzymuje KATRIN na szczycie światowych rankingów w dziedzinie bezpośredniego pomiaru masy neutrina” – stwierdziła Kathrin Valerius z Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Wkład czeskich naukowców

Zespół z Instytutu Fizyki Jądrowej Czeskiej Akademii Nauk wniósł znaczący wkład w eksperyment. Ich kluczowym wkładem było opracowanie gazowego źródła monoenergetycznych elektronów opartego na rozpadzie promieniotwórczym izotopu kryptonu. Według Drahoslava Vénosa, to źródło jest złotym standardem kalibracji energii i pozwala na kluczowe korekty w określaniu masy neutrina.

Dążenie do określenia masy neutrina fascynuje fizyków od początku XX wieku. Wczesne próby w 1948 roku ustaliły górną granicę na 5000 elektronowoltów, wartość 11 000 razy wyższą niż obecny wynik. Ten nowy pomiar stanowi monumentalny skok w naszym zrozumieniu tych fundamentalnych cząstek.