So nevtrini shujšali?

Ste to noč nemirno spali, ker vas je tlačila mora, da masa nevtrina nikoli ne bo natančnejša kot na 1,85 elektronvolta? No, potem vas bomo v današnjem Znanstvenem britoffu pomirili, saj so znanstveniki in znanstvenice v okviru eksperimenta Katrin Inštituta Maxa Plancka v Nemčiji uspeli izmeriti maso elektronskega antinevtrina na 0,8 elektronvolta, kar je do sedaj najbolj natančna tovrstna meritev.

Nevtrini, fermioni, ki interagirajo le prek šibke jedrske sile in gravitacije, so v teoretičnem opisu vesolja oziroma standardnem modelu predstavljeni kot brezmasni delci. Z odkritjem nevtrinskih okusnih oscilacij leta 1998 pa so znanstveniki in znanstvenice prišli do spoznanja, da nevtrini le niso brezmasni. Natančne absolutne vrednosti njegove mase še nimamo, izboljšuje pa se natančnost dosedanjih meritev.

Raziskovalna skupina je v okviru projekta Katrin izmerila maso nevtrina, ki je nastal pri enojnem beta razpadu molekularnega tritija, izotopa vodika z dvema nevtronoma. V 70 metrov dolgem instrumentu Katrin delci tritija v magnetnem polju zaradi nestabilnosti razpadajo, elektrone, ki pri tem nastanejo, pa z magneti vodijo do spektrometra. Ker so nevtrini električno nevtralni delci, nanje magnetna sila ne vpliva, za elektrone pa lahko s spreminjanjem polja ustvarijo energetski filter, ki prepušča le določene delce z znano energijo. Na podlagi meritev energije elektronov lahko znanstveniki in znanstvenice določijo energijo nevtrina, posledično pa tudi njegovo maso.

Prednost meritve mase nevtrina preko razpada beta je neodvisnost rezultata od kozmoloških modelov in predpostavk, da je nevtrino tako imenovan Diracov ali Majoranin, torej da je sam sebi antidelec ali ne. Tako je izmerjena masa 0,8 elektronvolta najnatančnejša meritev doslej, največji prispevek k negotovostim pa predstavljajo statistične fluktuacije. Te bo v prihodnje raziskovalna skupina odpravila s podaljšanjem časa trajanja meritev ter minimaliziranjem števila zaznanih delcev iz ozadja, ki kvari dejanske meritve.

Razumevanje in merjenje dejanske mase nevtrina je za znanstvenike in znanstvenice pomembno, saj nevtrini kljub majhni masi predstavljajo velik delež snovi v vesolju. Ker igrajo pomembno, če ne celo ključno vlogo pri razvoju velikih struktur v našem vsemirju, saj predstavljajo del temne snovi, nam masa nevtrina lahko poda ključni kamenček v mozaiku razumevanja kozmoloških modelov.

Majčkeno težji od nevtrina je Filip.