Experiment KATRIN pověřený vážením neutrin oznámil přesnější odhad jeho horní hranice hmota - neutrina váží nejvýše 0.8 eV, tj. neutrina jsou lehčí než 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
Neutrin (doslova ty malé neutrální) jsou nejhojnější elementární částice v vesmír. Jsou téměř všudypřítomné, in galaxie, na slunci, ve všech prostor kolem nás. Každou sekundu projdou našimi těly biliony neutrin, aniž by došlo k interakci s jakoukoli jinou částicí.
Poprvé byly založeny 10-4 sekund po velkém třesku asi před 13.8 miliardami let a hrál důležitou roli ve vývoji vesmír. Neustále se tvoří ve velkém množství při jaderných fúzních reakcích ve hvězdách včetně Slunce, v jaderných reaktorech na Zemi a při radioaktivních rozpadech. Jsou také důležité v procesu supernovy v životním cyklu hvězdy a poskytují časné signály výbuchů supernov. Na subatomární úrovni, neutrina poskytnout nástroj pro studium struktury nukleonů. Neutrin může také pomoci vysvětlit asymetrii hmoty a antihmoty.
Bez ohledu na všechny tyto důležitosti je stále mnoho neznámého neutrina. Nevíme, jak interagují s jinými částicemi. Podobně, od objevu oscilací neutrin, je známo, že neutrina mají nenulovou hodnotu hmota. Víme, že neutrina mají velmi malá hmota a jsou nejlehčí ze všech elementárních částic, ale jejich přesná hmotnost zůstává stále neznámá. Pro lepší pochopení vesmír, je zásadní, aby byla hmotnost neutrin měřena přesně.
Experiment KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) v Karlsruhe Institute of Technology (KIT), společný podnik šesti zemí, se věnuje měření hmotnosti neutrin s přesností nižší než eV.
V roce 2019 experiment KATRIN oznámil, že neutrina váží nejvýše 1.1 eV, což je dvojnásobné zlepšení oproti předchozím měřením horní hranice 2 eV.
1 eV nebo elektronvolt je energie získaná elektronem, když se elektrický potenciál na elektronu zvýší o jeden volt a rovná se 1.602 × 10-19 joule. Na subatomární úrovni je vhodné vyjádřit hmotnost pomocí energie po symetrii hmoty a energie podle E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
Dne 14. února 2022 oznámila společnost KATRIN Collaboration měření hmotnosti neutrin s bezprecedentní přesností, která odhalila, že neutrina jsou lehčí než 0.8 eV, čímž prolomila bariéru 1 eV ve fyzice neutrin.
Výzkumný tým si klade za cíl pokračovat v dalších měřeních hmoty neutrin do konce roku 2024. Od roku 2025 se experiment KATRIN s pomocí nového detektorového systému TRISTAN pustí do hledání sterilních neutrin. S hmotností v rozmezí KeV by sterilní neutrina byla kandidáty na tajemnou temnou hmotu.
***
Zdroje:
- Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN). Dostupné v https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Tisková zpráva 012/2022 – Neutrina jsou lehčí než 0.8 elektronvoltů. Publikováno 14. února 2022. Dostupné na https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- Spolupráce KATRIN. Přímé měření neutrino-hmoty se subelektronvoltovou citlivostí. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Publikováno: 14. února 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
