كتلة النيوترينوات أقل من 0.8 فولت

أعلنت تجربة كاترين المكلفة بوزن النيوترينوات عن تقدير أكثر دقة للحد الأعلى لها كتلة - النيوترونات تزن على الأكثر 0.8 فولت، أي أن النيوترينوات أخف من 0.8 فولت (1 فولت = 1.782 × 10-36 كجم).

النيوترونات (حرفيا ، المحايدة الصغيرة) هي الجسيمات الأولية الأكثر وفرة في الكون. إنهم منتشرون في كل مكان تقريبًا، في Galaxy، في الشمس، في كل الفضاء حولنا. تمر تريليونات من النيوترينوات عبر أجسامنا كل ثانية دون التفاعل مع أي جسيم آخر.  

تم تشكيلهم لأول مرة 10^-4 بعد ثوانٍ من الانفجار الأعظم قبل حوالي 13.8 مليار سنة ولعبت دورًا مهمًا في تطور الكون الكون. وتتشكل باستمرار بكميات هائلة في تفاعلات الاندماج النووي في النجوم بما في ذلك في الشمس وفي المفاعلات النووية على الأرض وفي الاضمحلال الإشعاعي. كما أنها مهمة في عملية المستعر الأعظم في دورة حياة النجم وتوفر إشارات مبكرة لانفجارات المستعر الأعظم. على المستوى دون الذري، النيوترونات توفر أداة لدراسة بنية النيوكليونات. النيوترونات يمكن أن يساعد أيضًا في تفسير عدم تناسق المادة والمادة المضادة.  

على الرغم من كل هذه الأهمية ، لا يزال الكثير غير معروف النيوترونات. ولا نعرف كيف تتفاعل مع الجزيئات الأخرى. وبالمثل، منذ اكتشاف تذبذبات النيوترينو، من المعروف أن النيوترينوات لها قيمة غير صفرية. كتلة. نحن نعلم أن النيوترينوات صغيرة جدًا كتلة وهي الأخف بين جميع الجسيمات الأولية ولكن كتلتها الدقيقة لا تزال غير محددة. من أجل فهم أفضل لل الكونفمن الأهمية بمكان أن يتم قياس كتلة النيوترينوات بدقة.  

تجربة KArlsruhe TRItium Neutrino (KATRIN) في معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) ، وهو مشروع تعاوني لستة دول مكرس لقياس كتلة النيوترينو بدقة دون eV.  

في عام 2019 ، أعلنت تجربة KATRIN أن النيوترينوات تزن 1.1 إلكترون فولت على الأكثر ، وهو تحسن مضاعف عن قياسات الحد الأعلى السابقة البالغة 2 إلكترون فولت.  

1 فولت أو إلكترون فولت هي الطاقة التي يكتسبها إلكترون عندما يزداد الجهد الكهربائي عند الإلكترون بمقدار واحد فولت ويساوي 1.602 × 10^-19 الجول. على المستوى دون الذري ، من الملائم التعبير عن الكتلة من حيث الطاقة بعد تناظر الكتلة والطاقة وفقًا لـ E = mc² ؛ 1 فولت = 1.782 × 10-36 كجم.  

في 14 فبراير 2022 ، أعلن KATRIN Collaboration عن قياس كتلة النيوترينوات بدقة غير مسبوقة تكشف أن النيوترينوات أخف من 0.8 فولت وبالتالي كسر حاجز 1 فولت في فيزياء النيوترينو.  

يهدف فريق البحث إلى مواصلة القياسات الإضافية لكتلة النيوترينو حتى نهاية عام 2024. اعتبارًا من عام 2025 ، وبمساعدة نظام الكشف عن تريستان الجديد ، ستشرع تجربة KATRIN في البحث عن نيوترينوات معقمة. مع وجود كتل في نطاق KeV ، ستكون النيوترينوات العقيمة مرشحة للمادة المظلمة الغامضة.  

*** 

مصادر:  

1. تجربة كارلسروه تريتيوم نيوترينو (كاترين). متواجد في https://www.katrin.kit.edu/  

2. معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT). بيان صحفي 012/2022 - النيوترينوات أخف من 0.8 إلكترون فولت. تم النشر في 14 فبراير 2022. متاح في https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php 

3. تعاون كاترين. قياس مباشر لكتلة النيوترينو بحساسية الفولت الإلكتروني الفرعي. نات. فيز. 18 ، 160–166 (2022). تاريخ النشر: ١٤ فبراير ٢٠٢٢. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1