Μίκρυνε κι άλλο το μέγιστο όριο στη μάζα των νετρίνων. Σύμφωνα με τις τελευταίες μετρήσεις του πειράματος KATRIN η μάζα του νετρίνου δεν υπερβαίνει τα 0,45 ηλεκτρονιοβόλτ (eV)
Χρησιμοποιώντας έναν μεταλλικό θάλαμο 200 τόνων, που μοιάζει να βγαίνει από την κλασική ταινία επιστημονικής φαντασίας Metropolis του Fritz Lang, οι 149 φυσικοί του πειράματος Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) στη Γερμανία, προσπάθησαν να μετρήσουν την μάζα του νετρίνου, του ελαφρύτερου και πιο φευγαλέου σωματιδίου ύλης – και ανακάλυψαν ότι είναι πολύ μικρή για να μετρηθεί. Το KATRIN δείχνει ότι το νετρίνο πρέπει να έχει μάζα μικροτερη από 0,45 ηλεκτρονβολτ (eV).
Επομένως, το νετρίνο είναι πάνω από ένα εκατομμύριο φορές ελαφρύτερο από το επόμενο ελαφρύτερο στοιχειώδες σωματίδιο, το ηλεκτρόνιο (η μάζα του ηλεκτρονίου είναι 511.000 eV περίπου). Το νετρίνο φαίνεται πως είναι πολύ ελαφρύ για να ζυγιστεί – και αυτό είναι παραδόξως συναρπαστικό.
●Το γεγονός ότι τα νετρίνα έχουν μάζα προκύπτει από την ανακάλυψη των ταλαντώσεών τους το 1998 – μια αλλαγή της «γεύσης» τους, που είναι δυνατή μόνο εφόσον η μάζα τους δεν είναι μηδενική. Σύμφωνα με τη σχετικότητα, τα νετρίνα χωρίς μάζα θα έπρεπε να κινούνται με την ταχύτητα φωτός, πράγμα που θα σήμαινε ότι γι’ αυτά ο χρόνος θα σταματούσε και η αλλαγή θα ήταν αδύνατη.
Από μόνο της, η εκτίμηση mν< 0,45eV δεν προκαλεί έκπληξη, καθώς τα συμπεράσματα από την κοσμολογία, όπως η κατανομή των γαλαξιών, δείχνουν ήδη ότι το νετρίνο πρέπει να είναι περίπου 10 φορές ελαφρύτερο. Ωστόσο, σύμφωνα με τους φυσικούς τα κοσμολογικά όρια είναι λιγότερο αξιόπιστα, καθιστώντας τα όρια του KATRIN στη μάζα του νετρίνου ακόμη πιο πολύτιμα.
Η μέτρηση της μάζας του νετρίνου δεν είναι εύκολη υπόθεση. Η τωρινή μέθοδος μέτρησης προέρχεται από μια πρόταση του 1934 του Enrico Fermi που εκμεταλλεύεται την ραδιενεργή διαδικασία που ονομάζεται πυρηνική διάσπαση βήτα. Σε αυτή τη διάσπαση (συγκεκριμένα στην β–) ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο, απελευθερώνοντας ένα ηλεκτρόνιο και έναν τύπο νετρίνου που ονομάζεται αντινετρίνο: 
Αυτό το φαινόμενο θα πρέπει να επιδρά την ουρά της υψηλής ενέργειας του φάσματος ηλεκτρονίων, δίνοντας έτσι έναν τρόπο προσδιορισμού της μάζας των νετρίνων.
Στο πείραμα KATRIN χρησιμοποιούνται: μια ισχυρή πηγή ραδιενέργειας βήτα από το ισότοπο του υδρογόνου τρίτιο (
Πριν ξεκινήσει το πείραμα KATRIN το 2019, η καλύτερη εκτίμηση από πείραμα τριτίου έδειχνε ότι το νετρίνο του ηλεκτρονίου είχε μάζα μικρότερη από 2 eV. Τώρα, η μελέτη 16 εκατομμυρίων ηλεκτρονίων που συλλέχθηκαν σε 3 χρόνια από το KATRIN, μείωσε αυτό το όριο πάνω από τέσσερις φορές.
Εν τω μεταξύ οι κοσμολόγοι προσδιορίζουν ένα πολύ χαμηλότερο όριο. Σύμφωνα με τα πρόσφατα δεδομένα από το Φασματοσκόπιο Σκοτεινής Ενέργειας (DESI), το άθροισμα των μαζών των τριών τύπων νετρίνων περιορίζεται σε λιγότερο από 0,064 eV. Το ανώτερο όριο του DESI κινδυνεύει να πέσει κάτω από το όριο που προκύπτει από τις μετρήσεις των ταλαντώσεων νετρίνων, 0,058 eV. Κι αυτό μπορεί να είναι μια ένδειξη ότι το Καθιερωμένο Κοσμολογικό Πρότυπο, γνωστό ως Λ-CDM, δεν είναι σωστό. Αυτό ενισχύεται και από άλλα στοιχεία που δημοσίευσε η ομάδα DESI τον περασμένο μήνα π.χ. ότι, η σκοτεινή ενέργεια εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου.
Γι αυτό οι φυσικοί του πειράματος KATRIN συμβουλεύουν τους κοσμολόγους να χρησιμοποιούν το όριο μάζας των νετρίνων που καθορίζει το πείραμά τους ώστε να καθοδηγήσουν την αναζήτησή τους προς καλύτερα θεωρητικά μοντέλα.
πηγές:
1. The neutrino remains too light to be weighed, and that’s oddly exciting – https://www.science.org/content/article/neutrino-remains-too-light-be-weighed-and-s-oddly-exciting
2. Μίκρυνε το μέγιστο όριο στη μάζα των νετρίνων
3. Direct neutrino-mass measurement based on 259 days of KATRIN data – https://arxiv.org/abs/2406.13516
Κατηγορίες:ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ
physicsgg 
Σχολιάστε