Άρθρα

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών χρησιμοποίησε ένα νέο φασματόμετρο για να βρει και να θέσει ένα ανώτατο όριο για τη μάζα ενός νετρίνο. Στο άρθρο που δημοσίευσε στο περιοδικό Physical Review Letters, η ομάδα περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο κατέληξε στο νέο όριο και γιατί θεωρούν ότι ήταν σημαντικό.

Τα νετρίνα είναι μυστηριώδη - οι επιστήμονες έχουν βρει στοιχεία για την ύπαρξή τους, αλλά εξακολουθούν να αγωνίζονται να κατανοήσουν τις ιδιότητές τους. Θα ήθελαν να μάθουν περισσότερα για  αυτά τα σωματίδια επειδή είναι τόσο άφθονα - οι επιστήμονες πιστεύουν ότι υπάρχουν ένα δισεκατομμύριο φορές περισσότερα νετρίνα στο σύμπαν απ’ ό,τι  άτομα. Πολλοί πιστεύουν επίσης ότι κατέχουν το κλειδί για την κατανόηση του πρώιμου σύμπαντος και ίσως της ίδιας της φυσικής στο μικρότερο δυνατό επίπεδο. Μία ιδιότητα του νετρίνου ειδικότερα που οι επιστήμονες θα ήθελαν να εξακριβώσουν είναι η μάζα του - μέχρι πρόσφατα, θεωρείτο ότι τα μικροσκοπικά σωματίδια δεν είχαν καθόλου μάζα. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι αυτό δεν συμβαίνει. Το επόμενο βήμα είναι να καθοριστεί η μάζα τους. Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει τρεις προσεγγίσεις για να βρουν την απάντηση. Η πρώτη περιλαμβάνει τη μελέτη του κοσμικού μικροκυματικού υποβάθρου. Ο δεύτερος τρόπος περιλαμβάνει τη διεξαγωγή ερευνών για περιπτώσεις διπλής διάσπασης βήτα χωρίς νετρίνο - ένα εξαιρετικά σπάνιο γεγονός. Η τρίτη μέθοδος περιλαμβάνει την προσπάθεια να μετρηθεί η μάζα του νετρίνου απευθείας με τρόπους που δεν βασίζονται σε ένα θεωρητικό μοντέλο. Σε αυτή τη νέα προσπάθεια, οι ερευνητές υιοθέτησαν την τρίτη προσέγγιση.

Οι ερευνητές πραγματοποίησαν το έργο τους ως μέρος του πειράματος Neutrino Tritium Karlsruhe (KATRIN) στην πανεπιστημιούπολη του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καρλσρούης στη Γερμανία. Το βασικό κομμάτι του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται στο χώρο είναι ένα φασματόμετρο ηλεκτρονίων 200 τόνων. Οι ερευνητές το χρησιμοποίησαν για να μελετήσουν την αποσύνθεση του τριτίου - έναν ραδιενεργό τύπο υδρογόνου. Όταν διασπάται, εκπέμπει ένα μόνο ηλεκτρόνιο και ένα νετρίνο ταυτόχρονα. Μετρώντας την ενέργεια του απελευθερούμενου ηλεκτρονίου χρησιμοποιώντας το φασματόμετρο, μπόρεσαν να κάνουν μια υπολογιστική εκτίμηση της μάζας του νετρίνο σε μεγαλύτερη ακρίβεια από ό, τι ήταν δυνατό πριν. Διαπίστωσαν ότι το ανώτατο όριο τους περιορίστηκε σε 1.1 electronvolts, περίπου το μισό από το ανώτατο όριο που είχε καθοριστεί προηγουμένως. Αυτή η τιμή είναι επίσης πολύ μικρή - περίπου 500.000 φορές μικρότερη από αυτήν ενός ηλεκτρονίου.