KATRIN experiment mandated to weigh neutrinos has announced a more precise estimate of the upper limit of its massa - neutrino's weigh at most 0.8 eV, i.e., the neutrinos are lighter than 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. They are almost omnipresent, in melkweg, in sun, in all the ruimte around us. Trillions of neutrinos pass through our bodies every second without interacting with any other particle.
Ze werden voor het eerst gevormd 10-4 seconds after the big bang about 13.8 billion years ago and played an important role in the evolution of universum. They are continuously formed in huge amount in nuclear fusion reactions in the stars including in the sun, in the nuclear reactors on the earth and in radioactive decays. They are also important in the supernova process in a star’s life cycle and provide early signals of supernova explosions. At subatomic level, 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 do not know how they interact with other particles. Similarly, since the discovery of neutrino oscillations, it is known that neutrinos have non-zero massa. We know that neutrinos have very small massa and are the lightest of all elementary particles but their exact mass still remains undetermined. For a better understanding of the universum, it is crucial that the mass of neutrinos is measured accurately.
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
