Експеримент ограничава масата на неутрино с безпрецедентна прецизност (видео)

Прецизност, която не е била постигната никъде по света досега

Ваня Милева Последна промяна на 15 февруари 2022 в 09:29 11588 0

Монтиране на електроди в основния спектрометър на експеримента KATRIN. Кредит: Joachim Wolf / KIT

Неутриното са най-многобройните частици материя във Вселената, толкова, колкото са фотоните. Те идват от различни източници - космическите лъчи, звездите, свръхновите, центърът на Земята, атомните електроцентрали и дори от ядрените процеси в собственото ни тяло. Във всяка реакции в недрата на Слънцето и другите звезди се образуват неутрино (слънчеви неутрино), а също и в горните слоеве на атмосферата на Земята при разпада на пионите и каоните под влиянието на космическата радиация (атмосферни неутрино).

Без измерване на мащаба на масата на неутриното, нашето разбиране за Вселената ще остане непълно.

От откриването на осцилациите на неутриното, за което бе дадена Нобеловата награда за физика за 2015 г. , е добре известно, че неутриното има ненулева маса, но е неизвестен нейния мащаб.

Измерването на мащаба на масата на неутриното е трудно (вж "Как учените ще измерят масата на неутриното").

Това предизвикателство приема международният експеримент KA rlsruhe TRI tium N неутрино (KATRIN) в Технологичния институт в Карлсруе (KIT) с партньори от шест страни, който разполага с най-чувствителната скала в света за неутрино.

Екипът използва бета разпада на тритий, за да определи масата на неутриното чрез енергийното разпределение на електроните, освободени в процеса на разпад. С помощта на гигантски спектрометър те измерват енергията на разпадащите се електрони с безпрецедентна прецизност. Техният експеримент е счупил значителна „бариера“ във физиката на неутрино.

Учените съобщават, че за масата на неутриното може да се изведе горна граница от 0,8 eV, прецизност, която не е била постигната никъде по света преди.

„KATRIN е експеримент с най-високи технологични изисквания и сега работи като перфектен часовник. Увеличаването на скоростта на сигнала и намаляването на фоновата скорост бяха решаващи за новия резултат”, заявява Кристиан Вайнхаймер (Christian Weinheimer) от Университета в Мюнстер, говорители на експеримента.

„Само чрез този трудоемък и сложен метод успяхме да изключим систематично отклонение на нашия резултат поради изкривяващи процеси. Ние сме особено горди с нашия екип за анализиране, който успешно пое това огромно предизвикателство с голяма ангажираност."

Експериментът KATRIN с дължина 70 метра с неговите основни компоненти: източник на тритий, основен спектрометър и детектор. Кредит: Leonard Köllenberger/KATRIN Collaboration

Учените отбелязват: „За първи път експеримент с директна маса на неутрино навлиза в космологично и физически важните под-eV масови диапазони, където се предполага, че е основната масова скала на неутрино."

Експертът по неутрино Джон Уилкерсън (John Wilkerson) споделя: „Общността по физика на елементарните частици е развълнувана, че бариерата от 1 eV е счупена от KATRIN".

„Нашият екип в MPP в Мюнхен разработи нов метод за анализ за KATRIN, който е специално оптимизиран за изискванията на това високо прецизно измерване. Тази стратегия се използва успешно за минали и настоящи резултати. Моята група е силно мотивирана: ще продължим да отговаряме на бъдещите предизвикателства на анализа на KATRIN с нови креативни идеи и щателна точност”, обяснява пътя към новия рекорд Сузане Мертенс, професор по тъмна материя в Техническия университет в Мюнхен. 

Справка: The KATRIN Collaboration. Direct neutrino-mass measurement with sub-electronvolt sensitivity. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). DOI: 10.1038/s41567-021-01463-1

Източник: New World Record: “Ghost Particle” Experiment Limits Neutrino Mass With Unprecedented Precision
Max Planck Institute

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !