Nové poznatky o hmotnosti neutrín - SWR2

„Častice ducha“ majú tiež hmotnosť

Naše slnko uvoľňuje neutrína, keď sa vodík spojí a vytvorí hélium. Miliardy neutrín, ktoré sa často nazývajú častice duchov, dopadnú na zem každú sekundu a sú také malé a ľahké, že vedci dlho verili, že vôbec nemajú žiadnu hmotnosť. Ale dnes vieme, že neutrína majú hmotnosť.

Teraz sú k dispozícii prvé výsledky merania veľmi presnej neutrínovej rovnováhy v Karlsruhe. Úžasný výsledok: Hmotnosť neutrín je ešte menšia, ako sa predpokladalo. Fyzik Karlsruhe Magnus Schlösser vysvetľuje:

Teraz vieme, že neutríno musí byť minimálne ľahšie ako 1 elektrónvolt. Je ťažké si to predstaviť: hmotnosť elektrónu by bola nula s 36 nulami a potom jedna v kilogramoch, teda neuveriteľne malá hmotnosť.

Neutrína ako skvelá nevyriešená hádanka vo fyzike

Magnus Schlösser je súčasťou tímu viac ako sto vedcov a odborníkov z celého sveta. S obrovskou neutrínovou rovnováhou KATRIN vyriešite jednu z najväčších hádaniek vo fyzike: Čo váži neutríno? KATRIN znamená „Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment“.

Megasystém postavila v roku 2001 špecializovaná spoločnosť v bavorskom Deggendorfe. Aj doprava do Karlsruhe bola dosť zložitá. Katrin bola pre diaľnicu príliš veľká, takže sa takmer výlučne prepravovala loďou cez Rýn.

Posledné kilometre 200-tonovej stavby viedli úzkymi uličkami k výskumnému centru v Karlsruhe. Tu sa montovali váhy.

Neutrína ako pozostatky veľkého tresku

Veľa úsilia pre malé neutrína. Ale stojí to za to, povedzme fyzici: napríklad v každom kubickom centimetri vesmíru môžete stále nájsť 300 neutrín, ktoré zostali po Veľkom tresku.

Okrem toho existujú zdroje ako slnko a supernovy, ktoré produkujú obrovské množstvo neutrín. Prichádzajú tiež na zem a idú priamo cez nás. Tento prúd neutrín, ktorý prechádza nami celú dobu, je na každom centimetri štvorcovom asi miliarda neutrín, ani si to nevšimneme, pretože neutrína interagujú mimoriadne slabo.

Váženie neutrín trikom

Váženie neutrín je mimoriadne náročné na čas a funguje iba trikom. KATRIN je dlhý dobrých 70 metrov. Vedci dávajú trícium do systému na jednom konci.

Trícium je rádioaktívna verzia vodíka. Keď sa rozpadne, vytvorí elektrón a elektrónové neutríno.
Spoločne vždy nesú rovnaké množstvo energie - to je jadro triku s vážením neutrín. Pretože neutrína sa nevedia zmocniť vedcov. Ale elektróny môžu a môžu merať svoju energiu.

K spektrometru sa dostalo iba niekoľko veľmi energeticky nabitých elektrónov. Vedci tu merajú, aká vysoká je energia elektrónov. To ukazuje, koľko energie muselo neutríno prijať a - akú má hmotnosť.

Výsledky merania Katrin by mohli spôsobiť revolúciu vo fyzike

Teraz je úlohou urobiť merania ešte citlivejšími a zvýšiť citlivosť detekcie. Vedci na nej budú pokračovať v práci do roku 2024. Na konci by to malo byť tisíc meracích dní. Fyzik Magnus Schlösser je nadšený:

Príjemné je, že skutočne robíme veci, ktoré sú na hranici toho, čo je vedecky možné. A teraz sa snažíme tieto limity posúvať ďalej.

Bude to vzrušujúce v najbližších niekoľkých rokoch, pretože je teraz zrejmé, že neutrínová rovnováha funguje veľmi dobre. Vaše výsledky merania môžu spôsobiť revolúciu vo fyzike. Súčet všetkých neutrín by napokon mohol mať napríklad dôležitú úlohu v tajomnej „temnej hmote“.