Noi perspective asupra greutății neutrinilor - SWR2

„Particulele fantomă” au și ele o masă

Soarele nostru eliberează neutrini atunci când hidrogenul fuzionează pentru a forma heliu. Miliardele de neutrini, adesea numiți particule fantomă, lovesc pământul în fiecare secundă și sunt atât de mici și ușoare încât oamenii de știință au crezut mult timp că nu au deloc masă. Dar astăzi știm că neutrinii au o masă.

Primele rezultate ale măsurătorii echilibrului de neutrini super-precis din Karlsruhe sunt acum disponibile. Rezultat uimitor: Masa neutrinilor este chiar mai mică decât se presupune. Fizicianul Karlsruhe, Magnus Schlösser, explică:

Acum știm că neutrino trebuie să fie cel puțin mai ușor decât 1 electron volt. Este greu de imaginat: masa unui electron ar fi un zero cu 36 de zerouri și apoi unul în kilograme, adică o masă incredibil de mică.

Neutrinii ca un mare puzzle nerezolvat în fizică

Magnus Schlösser face parte dintr-o echipă de peste o sută de oameni de știință și experți din întreaga lume. Cu scara gigantică de neutrini KATRIN, rezolvați unul dintre cele mai mari puzzle-uri din fizică: ce cântărește un neutrino? KATRIN înseamnă „Experimentul neutrino Karlsruhe Tritium”.

Mega-sistemul a fost construit în 2001 de o companie specializată în Deggendorf, Bavaria. Chiar și transportul către Karlsruhe a fost destul de complex. Katrin era prea mare pentru autostradă, așa că a fost transportată aproape exclusiv cu o navă peste Rin.

Ultimii kilometri ai construcției de 200 de tone au condus pe străzi înguste până la Centrul de Cercetare Karlsruhe. Aici au fost asamblate cântarele.

Neutrinii ca moaște ale big bang-ului

Mult efort pentru neutrinii mici. Dar merită, spun fizicienii: în fiecare centimetru cub al universului, de exemplu, puteți găsi încă 300 de neutrini care au rămas din Big Bang.

În plus, există surse precum soarele și supernovele care produc cantități imense de neutrini. De asemenea, vin pe pământ și trec direct prin noi. Acest curent de neutrini care trece prin noi tot timpul, există aproximativ un miliard de neutrini pe fiecare centimetru pătrat, nici măcar nu-l observăm, deoarece neutrinii interacționează extrem de slab.

Cântărirea neutrinilor cu un truc

Cântărirea neutrinilor este extrem de consumatoare de timp și funcționează doar cu un truc. KATRIN are o lungime bună de 70 de metri. Oamenii de știință alimentează tritiu în sistem la un capăt.

Tritiul este versiunea radioactivă a hidrogenului. Când se descompune creează un electron și un neutrino de electroni.
Împreună transportă întotdeauna aceeași cantitate de energie - acesta este nucleul trucului de cântărire a neutrinilor. Deoarece neutrinii nu pot apuca oamenii de știință. Dar electronii pot și își pot măsura energia.

Doar câțiva electroni foarte încărcați energetic se îndreaptă spre spectrometru. Aici oamenii de știință măsoară cât de mare este energia electronilor. Aceasta arată câtă energie trebuie să fi primit neutrino și - ce masă are.

Rezultatele măsurătorilor lui Katrin ar putea revoluționa fizica

Acum este vorba de a face măsurătorile și mai sensibile și de a crește sensibilitatea de detectare. Oamenii de știință vor continua să lucreze la aceasta până în 2024. La sfârșit ar trebui să fie o mie de zile de măsurare. Fizicianul Magnus Schlösser este entuziast:

Lucrul frumos este că facem cu adevărat lucruri care se află la limita a ceea ce este științific posibil. Și încercăm acum să depășim aceste limite mai departe.

Va fi interesant în următorii câțiva ani, deoarece este acum clar că echilibrul neutrino funcționează foarte bine. Rezultatele măsurătorilor dvs. ar putea revoluționa fizica. La urma urmei, suma tuturor neutrinilor ar putea, de exemplu, să aibă un rol important în misterioasa „materie întunecată”.