Неутрините се веројатно најфасцинантните елементарни честички во нашиот универзум. Во космологијата, тие играат важна улога во формирањето на структури од големи размери, додека во физиката, честички се одликуваат со нивната многу мала маса, што укажува на нови физички феномени кои ги надминуваат сегашните теории.
Без мерење на масата на неутринот, нашето разбирање за универзумот ќе остане нецелосно.
Тоа е предизвик прифатен од меѓународниот експеримент KATRIN (акроним за Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment) на Технолошкиот институт во Карлсруе (KIT), како најчувствителна скала за неутрин во светот.
Во проектот се вклучени партнери од шест земји. КАТРИН користи бета распаѓање на тритиум, нестабилен изотоп на водород, за да ја одреди масата на неутринот преку дистрибуцијата на енергијата на електроните ослободени во процесот на тоа распаѓање. Ова бара голем технолошки напор: експериментот долг 70 метри го содржи најинтензивниот извор на тритиум во светот, како и џиновски спектрометар за мерење на енергијата на електроните во распаѓање со невидена прецизност.
„Работи како совршен часовник“
По почетокот на научните мерења во 2019 година, високиот квалитет на податоците континуирано се подобрувал во последните две години.
КАТРИН како експеримент со највисоки технолошки барања сега работи како совршен часовник, вели професорот Гвидо Дрекслин од KIT, проект менаџер и еден од двајцата заговорници на експериментот.
Намалувањето на позадинската брзина и зголемувањето на брзината на сигналот беа одлучувачки за новиот резултат, додава професорот Кристијан Вајнхајмер од Универзитетот во Минстер, вториот соговорник на експериментот.
Длабинската анализа на добиените податоци претставуваше голем предизвик за меѓународниот тим предводен од двајца координатори, д-р Магнус Шлосер (KIT) и професорката Сузане Мертенс, од Институтот за физика Макс Планк и Техничкиот универзитет во Минхен. Секој ефект врз масата на неутринот, без разлика колку е мал, мораше детално да се истражи.
Оваа напорна и комплицирана работа беше единствениот начин да се исклучи систематската пристрасност на нашиот резултат поради процесот на искривување. Посебно сме горди на нашиот аналитички тим кој со голема посветеност го прифати овој голем предизвик и беше успешен во него, истакнуваат Шлосер и Мертенс.
Експерименталните податоци од првата година на мерења и моделирање врз основа на исчезнатата ниска маса на неутринот се совпаднаа совршено: тоа им овозможи да одредат нова горна граница од 0,8 eV за масата на неутринот, истакнуваат научниците. Ова е првпат експеримент со директна маса на неутрино да влезе во опсегот на маса под еден електронволт (eV), што е од големо значење за космологијата и физиката на честичките бидејќи се претпоставува дека тука лежи основната скала на масата на неутрините.
Заедницата на физиката на честички е возбудена што KATRIN ја проби бариерата од 1 eV, коментираше за успехот Џон Вилкерсон од Универзитетот во Северна Каролина, кој е и претседател на Извршниот одбор на KATRIN.
Следен чекор е да се открие физичката природа на темната материја
Научниците вклучени во проектот KATRIN, исто така, ги опишаа нивните следни цели.
Понатамошните мерења на масата на неутринот ќе продолжат до крајот на 2024 година, со цел да се исцрпи целосниот потенцијал на овој уникатен експеримент. Постојано ќе ја зголемуваме статистиката на сигналните настани и континуирано ќе развиваме и инсталираме надградби со цел дополнително да ја намалиме стапката во позадина, посочуваат оттаму.
Од особена важност ќе биде и развојот на новиот детекторски систем TRISTAN. Од 2025 година, ќе му овозможи на проектот KATRIN да започне потрага по „стерилни“ неутрини со маса во опсег на килоелектронволти (keV). Ваквите стерилни неутрини би биле кандидати за мистериозната темна материја, што веќе е покажано во многу астрофизички и космолошки набљудувања, но чија физичка природа сè уште е непозната.
Студија за успехот на мерењата на масата на неутринот е објавена во научното списание Nature Psysics.
