ניסוי KATRIN שנדרש לשקול ניטרינו הכריז על הערכה מדויקת יותר של הגבול העליון שלו מסה - נויטרינו שוקלים לכל היותר 0.8 eV, כלומר, הנייטרינו קלים יותר מ-0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 ק"ג).
נויטרינו (תרתי משמע, הנייטרליים הקטנים) הם החלקיקים היסודיים הנפוצים ביותר ב- עוֹלָם. הם כמעט בכל מקום, ב גלקסיה, בשמש , בכל שטח מסביבנו. טריליוני ניטרינו עוברים בגופנו בכל שנייה מבלי ליצור אינטראקציה עם חלקיק אחר.
הם נוצרו לראשונה 10-4 שניות לאחר המפץ הגדול לפני כ-13.8 מיליארד שנים ומילא תפקיד חשוב באבולוציה של עוֹלָם. הם נוצרים ללא הרף בכמות עצומה בתגובות היתוך גרעיני בכוכבים כולל בשמש, בכורים הגרעיניים על פני כדור הארץ ובהתפרקות רדיואקטיבית. הם גם חשובים בתהליך הסופרנובה במחזור החיים של כוכב ומספקים אותות מוקדמים להתפוצצות סופרנובה. ברמה התת-אטומית, נויטרינו לספק כלי ללימוד מבנה של נוקלונים. נויטרינו יכול גם לעזור להסביר אסימטריה של חומר אנטי-חומר.
למרות כל החשיבות הללו, הרבה עדיין לא ידוע נויטרינו. איננו יודעים כיצד הם מתקשרים עם חלקיקים אחרים. באופן דומה, מאז גילוי תנודות הניטרינו, ידוע שלנייטרינים יש לא אפס מסה. אנחנו יודעים שלנייטרינים יש קטנים מאוד מסה והם הקלים ביותר מכל חלקיקי היסוד, אך המסה המדויקת שלהם עדיין לא ידועה. להבנה טובה יותר של עוֹלָם, חיוני שמסת הנייטרינים תימדד במדויק.
ניסוי הניטרינו TRItium KArlsruhe (KATRIN) במכון הטכנולוגי של קרלסרוהה (KIT), ההתחייבות המשותפת של שש מדינות מוקדשת למדידת מסה של נייטרינו עם דיוק תת-eV.
בשנת 2019, ניסוי KATRIN הכריז כי הניטרינו שוקלים לכל היותר 1.1 eV, שזה שיפור פי שניים לעומת מדידות קודמות של 2 eV.
1 eV או אלקטרוני וולט הוא אנרגיה שנצבר על ידי אלקטרון כאשר הפוטנציאל החשמלי באלקטרון גדל בוולט אחד ושווה ל- 1.602 × 10-19 ג'אוּל. ברמה התת-אטומית, נוח לבטא מסה במונחים של אנרגיה בעקבות סימטריית מסה-אנרגיה לפי E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 ק"ג.
ב-14 בפברואר 2022, שיתוף הפעולה של KATRIN הכריז על מדידה של מסה של ניטרינו בדיוק חסר תקדים שחשף כי הניטרינו קלים יותר מ-0.8 eV ובכך שבר את מחסום ה-1 eV בפיזיקה של נייטרינו.
צוות המחקר שואף להמשיך במדידות נוספות של מסת הניטרינו עד סוף 2024. החל משנת 2025, בעזרת מערכת גלאי TRISTAN חדשה, ניסוי KATRIN ייצא לחיפוש אחר נויטרינו סטריליים. עם מסות בטווח KeV, ניטרינו סטריליים יהיו מועמדים לחומר האפל המסתורי.
***
מקורות:
- ניסוי נייטרינו של קרלסרוהה טריטיום (KATRIN). זמין ב https://www.katrin.kit.edu/
- המכון הטכנולוגי של קרלסרוהה (KIT). הודעה לעיתונות 012/2022 - הניטרינו קלים יותר מ-0.8 אלקטרונים וולט. פורסם ב-14 בפברואר 2022. זמין ב https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- שיתוף הפעולה של KATRIN. מדידה ישירה של מסה נייטרינו עם רגישות תת-אלקטרונית. נאט. פיזי. 18, 160–166 (2022). פורסם: 14 בפברואר 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
