Új betekintés a neutrínók súlyába - SWR2

A "szellemrészecskéknek" is van tömegük

Napunk neutrínókat bocsát ki, amikor a hidrogén összeolvad és héliumot képez. A neutrínók milliárdjai, amelyeket gyakran szellemrészecskékként ismernek, másodpercenként eltalálják a földet, és olyan kicsiek és könnyűek, hogy a tudósok sokáig hittek abban, hogy egyáltalán nincs tömegük. De ma már tudjuk, hogy a neutrínóknak tömegük van.

A karlsruhei szuperpontos neutrínomérleg első mérési eredményei már elérhetők. Elképesztő eredmény: A neutrínók tömege még a feltételezettnél is kisebb. Magnus Schlösser, a karlsruhei fizikus elmagyarázza:

Ma már tudjuk, hogy a neutrínónak legalább 1 elektronvoltnál könnyebbnek kell lennie. Nehéz elképzelni: az elektron tömegének értéke nulla 36 nullával, majd egy kilogrammban, vagyis hihetetlenül kicsi tömeg.

A neutrínók, mint egy nagy megoldatlan rejtvény a fizikában

Magnus Schlösser több mint száz tudósból és szakértőből álló csapat része a világ minden tájáról. Az óriási KATRIN neutrino skálával megoldja a fizika egyik legnagyobb rejtvényét: Mit mér a neutrino? A KATRIN jelentése "Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment".

A mega-rendszert 2001-ben egy speciális cég építette a bajorországi Deggendorfban. Még a Karlsruhe-ba történő szállítás is meglehetősen összetett volt. Katrin túl hatalmas volt az autópályához, ezért szinte kizárólag hajóval szállították át a Rajnán.

A 200 tonnás konstrukció utolsó kilométerei keskeny utcákon át a Karlsruhe Kutatóközpontig vezettek. Itt állították össze a mérleget.

A neutrínók, mint az ősrobbanás emlékei

Sok erőfeszítés a kis neutrínókért. De megéri, mondják a fizikusok: az univerzum minden köbcentiméterében például még mindig 300 neutrínó maradt az ősrobbanástól.

Ezen kívül vannak olyan források, mint a nap és a szupernóvák, amelyek hatalmas mennyiségű neutrínót termelnek. Ők is a földre jönnek és közvetlenül rajtunk keresztül mennek. Ez a neutrino-patak, amely egész idő alatt átmegy rajtunk, négyzetcentiméterenként körülbelül egymilliárd neutrínó van, észre sem vesszük, mert a neutrínók rendkívül gyengén hatnak egymásra.

A neutrínók mérése trükkel

A neutrínók mérése rendkívül időigényes, és csak trükkel működik. A KATRIN jó 70 méter hosszú. A tudósok az egyik végén tríciumot táplálnak a rendszerbe.

A trícium a hidrogén radioaktív változata. Amikor lebomlik, létrehoz egy elektront és egy elektron-neutrínót.
Együtt mindig ugyanannyi energiát hordoznak - ez a neutrínó-mérési trükk magja. Mivel a neutrínók nem tudják megszerezni a tudósokat. De az elektronok képesek megmérni az energiájukat.

Csak néhány, nagyon energikusan töltött elektron halad a spektrométer felé. Itt mérik a tudósok, hogy mekkora az elektronok energiája. Ez megmutatja, hogy a neutrínó mennyi energiát kapott és milyen tömegű.

Katrin mérési eredményei forradalmasíthatják a fizikát

Most az a feladat, hogy még érzékenyebbé tegye a méréseket, és növelje az érzékelési érzékenységet. A tudósok 2024-ig folytatják a munkát. Ezer mérési napnak kell lennie a végén. Magnus Schlösser fizikus lelkes:

Az a szép, hogy valóban olyan dolgokat csinálunk, amelyek a tudományosan lehetséges határán vannak. És most megpróbáljuk tovább lépni ezeket a határokat.

Izgalmas lesz a következő években, mert most már egyértelmű, hogy a neutrínó egyensúly nagyon jól működik. A mérési eredményei forradalmasíthatják a fizikát. Végül is az összes neutrínó összegének fontos szerepe lehet például a titokzatos "sötét anyagban".