Het KATRIN-experiment met de opdracht om neutrino's te wegen heeft een nauwkeurigere schatting aangekondigd van de bovengrens ervan massa - neutrino's wegen maximaal 0.8 eV, dat wil zeggen dat de neutrino's lichter zijn dan 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
neutrino's (letterlijk, de kleine neutrale) zijn de meest voorkomende elementaire deeltjes in de universum. Ze zijn bijna alomtegenwoordig, in melkweg, in de zon, in alle ruimte rond ons. Biljoenen neutrino's passeren elke seconde ons lichaam zonder interactie met enig ander deeltje.
Ze werden voor het eerst gevormd 10-4 seconden na de oerknal ongeveer 13.8 miljard jaar geleden en speelde een belangrijke rol in de evolutie van universum. Ze worden voortdurend in grote hoeveelheden gevormd bij kernfusiereacties in de sterren, inclusief in de zon, in de kernreactoren op aarde en bij radioactief verval. Ze zijn ook belangrijk in het supernovaproces in de levenscyclus van een ster en geven vroege signalen van supernova-explosies. Op subatomair niveau neutrino's bieden een hulpmiddel om de structuur van nucleonen te bestuderen. neutrino's kan ook helpen om de asymmetrie tussen materie en antimaterie te verklaren.
Ondanks al deze belangrijkheid is er nog veel onbekend over neutrino's. We weten niet hoe ze omgaan met andere deeltjes. Op dezelfde manier is het sinds de ontdekking van neutrino-oscillaties bekend dat neutrino's niet-nul hebben massa. We weten dat neutrino's heel klein zijn massa en zijn de lichtste van alle elementaire deeltjes, maar hun exacte massa blijft nog steeds onbepaald. Voor een beter begrip van de universumis het van cruciaal belang dat de massa van neutrino’s nauwkeurig wordt gemeten.
Het KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) aan het Karlsruhe Institute of Technology (KIT), het samenwerkingsverband van zes landen, is gewijd aan het meten van de massa van neutrino met sub-eV-precisie.
In 2019 had het KATRIN-experiment aangekondigd dat neutrino's maximaal 1.1 eV wegen, wat een tweevoudige verbetering was ten opzichte van eerdere bovengrensmetingen van 2 eV
1 eV of elektronvolt is energie die door een elektron wordt gewonnen wanneer de elektrische potentiaal op het elektron met één volt toeneemt en gelijk is aan 1.602 × 10-19 joule. Op subatomair niveau is het handig om massa uit te drukken in termen van energie volgens massa-energiesymmetrie volgens E = mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.
Op 14 februari 2022 kondigde de KATRIN-samenwerking aan dat de massa van neutrino's met een ongekende precisie werd gemeten, waaruit bleek dat neutrino's lichter zijn dan 0.8 eV en daarmee de barrière van 1 eV in de neutrinofysica doorbreken.
Het onderzoeksteam wil de verdere metingen van de neutrinomassa voortzetten tot eind 2024. Vanaf 2025 gaat het KATRIN-experiment met behulp van een nieuw TRISTAN-detectorsysteem op zoek naar steriele neutrino's. Met massa's in het KeV-bereik zouden steriele neutrino's kandidaten zijn voor de mysterieuze donkere materie.
***
Bronnen:
- Karlsruhe Tritium Neutrino-experiment (KATRIN). Verkrijgbaar bij https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhe Instituut voor Technologie (KIT). Persbericht 012/2022 - Neutrino's zijn lichter dan 0.8 elektronenvolt. Geplaatst op 14 februari 2022. Verkrijgbaar bij https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- De KATRIN-samenwerking. Directe neutrino-massameting met sub-elektronvolt gevoeligheid. nat. Fys. 18, 160-166 (2022). Gepubliceerd: 14 februari 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
