Bu yılın başlarında, hidrojenin çürüyen izotopları bize bir nötrinonun kütlesinin şimdiye kadarki en küçük ölçümünü verdi.
Fizikçiler, trityumun beta bozunması sırasında salınan elektronların enerji dağılımını ölçerek, elektron antinötrino kütlesinin üst sınırının sadece 0,8 elektronvolt olduğunu belirlediler.
1,6 × 10–36 metrik kütlede kilogram ve İngiliz ölçü biriminde çok, çok acayip küçük.
Hala elimizde olmasa da kesin Ölçümü daraltmak, bizi bu garip parçacıkları, Evrende oynadıkları rolü ve mevcut fizik teorilerimiz üzerindeki etkilerini anlamaya daha da yaklaştırıyor.
Başarı, Karlsruhe Tritium Nötrino Deneyinde elde edildi (KATRİN) Almanyada.
“KATRIN’in burada sunulan ikinci nötrino-kütle ölçüm kampanyası, elektronvolt altı hassasiyete ulaştı.” araştırmacılar makalelerinde yazdılarŞubat 2022’de yayınlandı.
“İlk kampanyayla birlikte, geliştirilmiş bir mν üst sınırı belirledik.
Nötrinolar çok tuhaftır. Elektronlara benzeyen, ancak yüksüz ve neredeyse kütlesiz olan Evrendeki en bol atom altı parçacıklar arasındadırlar.
Bu, normal madde ile çok nadiren etkileşime girdikleri anlamına gelir; aslında şu anda vücudunuzdan milyarlar geçiyor.
Bu yüzden onlara hayalet parçacıklar diyoruz. Ayrıca tespit edilmelerini inanılmaz derecede zorlaştırır. bizde var tespit için bazı yöntemler – Cherenkov nötrino dedektörleri gibi – ancak bunlar dolaylıdır, nötrinoların kendisinden ziyade geçen nötrinoların etkilerini yakalar.
Bütün bunlar şu anlama gelir: sıfıra yakın kütle Bu parçacıklardan kurtulmak özellikle zorlu bir mücadeledir.
Ancak, bu özelliğin bir ölçümünü elde edebilirsek, Evren hakkında öğrenebileceğimiz çok daha fazla şey olacaktır. Ne yazık ki, bunu yapmak da çok zor. Küçücük bir ölçek alıp üzerine bir nötrino yerleştirip bir gün diyemezsiniz.
KATRIN, kararsız bir radyoaktif hidrojen izotopunun beta bozunumundan yararlanır. trityum bir nötrinonun kütlesini araştırmak için. 70 metrelik (230 fit) oda içinde, trityum gazı helyuma, bir elektrona ve bir elektron antinötrinoya dönüşürken, devasa, hassas bir spektrometre sonuçları araştırıyor.
Nötrinolar çok hayaletimsi oldukları için onları ölçmek mümkün değil. Ancak fizikçiler, bir parçacığın ve onun karşıt parçacığının kütle ve enerjiyi eşit olarak dağıttığından oldukça eminler; bu nedenle, elektronların enerjisini ölçerseniz, nötrinonun enerjisini elde edebilirsiniz.
Ekip, 2019’da nötrino kütlesi için 1 elektronvoltluk üst sınırı bu şekilde elde etti.
Ekip, bu sonucu iyileştirmek için trityum bozunmalarının sayısındaki artışı diğer radyoaktif bozunma türlerinden kaynaklanan kirlenmeyi azaltan yöntemlerle eşleştirerek, rafine üst limitlerini elde etti.
“Bu zahmetli ve karmaşık çalışma, çarpıtan süreçler nedeniyle sonucumuzun sistematik bir yanlılığını ortadan kaldırmanın tek yoluydu.” dedi Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçiler Magnus Schlösser ve Susanne Mertens Almanya’daki Max Planck Fizik Enstitüsü’nden Dr.
“Bu büyük zorluğu büyük bir bağlılıkla kabul eden ve başarılı olan analiz ekibimizle özellikle gurur duyuyoruz.”
Sonuç, bir nötrinonun ölçümlerinin ilk kez 1 elektronvolt eşiğinin altına düştüğünü gösteriyor. Bu, henüz tam olarak kesin bir kütle olmasa da, bilim adamlarının Evrenin fiziksel modellerini geliştirmelerine olanak sağlayacak önemli bir sonuçtur.
Bu arada, işbirliği, nötrino kütlesinin ölçümlerini iyileştirmek için girişimlerde bulunmaya devam edecek.
“Nötrino kütlesinin diğer ölçümleri 2024’ün sonuna kadar devam edecek” araştırmacılar dedi.
“Bu benzersiz deneyin tam potansiyelini tüketmek için, sinyal olaylarının istatistiklerini sürekli olarak artıracağız ve arka plan oranını daha da azaltmak için sürekli olarak yükseltmeler geliştirip kuracağız.”
Sonuçlar yayınlandı Doğa Fiziği.
Bu makalenin bir versiyonu ilk olarak Şubat 2022’de yayınlandı.
Kaynak : https://www.sciencealert.com/physicists-have-achieved-the-smallest-measurement-yet-of-a-ghost-particles-mass