KATRIN. Credit imagine: www.kit.edu

Neutrinii, particule elementare care fac parte din modelul standard al fizicii moderne, sunt cele mai misterioase particule dintre cele pe care le cunoaștem. Au o masă atât de mică, încât nu am reușit s-o măsurăm până în prezent. Am putea spune că vorbim despre insuportabila ușurătate a... neutrinilor, parafrazându-l pe Kundera :).

În cadrul proiectului de cercetare KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino) s-a reușit stabilirea unei noi limite în ce privește masa neutrinilor, sub 1 eV, pentru prima dată într-un experiment direct.

Citește și: Ce este un electronvolt

 
Neutrinii

Neutrinii sunt particule elementare. Există trei tipuri de neutrini: electronic, miuonic și tauonic. Aceste particule interacționează cu materia doar prin interacțiunea nucleară slabă, care, cum îi spune și numele, este atât de slabă, încât foarte, foarte rar neutrinii ajung să interacționeze cu materia. Din acest motiv studiul experimental al neutrinilor este extrem de dificil, întrucât are nevoie de fluxuri intense de neutrini și/sau aparate de volume mari și deosebit de complexe.

→ Descarcă aici posterul nostru: Particulele elementare

În Soare, de exemplu, iau naștere un număr enorm de neutrini în urma reacțiilor nucleare din interior; parte dintre aceștia ajung până la noi și chiar în acest moment miliarde de neutrini traversează corpul nostru fără se interacționeze cu materia din care sunteți făcuți.

Neutrinii (sau antineutrinii – antimateria neutrinilor) iau naștere și în reactoarele nucleare și în procesele de dezintegrare ale unor elemente chimice, fiind studiați în cadrul mai multor proiecte de cercetare. De precizat că în prezent nu se cunoaște dacă neutrinii și antineutrinii sunt particule diferite.


Neutrinii au o masă diferită de zero

Multă vreme s-a crezut că neutrinii nu au masă, ca fotonii. Au fost însă observate așa-numitele oscilații ale neutrinilor, adică transformarea neutrinilor de un fel în neutrini de alt fel (de exemplu, neutrini de tip miuonic au fost observați transformându-se în neutrini de tip tauonic în cadrul proiectului OPERA de la laboratorul subteran de la Gran Sasso), procese explicate de fizica cuantică și care se petrec doar dacă particulele au masă.

Neutrinii au deci o masă, însă aceasta este extrem de mică; altfel am fi măsurat-o până acum. De exemplu, masa electronului este de circa 1.800 de ori mai mică decât cea a protonului; ei bine, neutrinii (electronici, în acest caz) au o masă și mai mică, mult mai mică.

Cercetătorii încearcă să măsoare masa acestora în cadrul mai multor experimente în derulare. Până în prezent însă fără rezultate; au fost doar puse limite superioare asupra masei neutrinilor.


KATRIN – un nou record

Un proiect științific ambițios, KATRIN (Karlsruhe, Germania), care folosește o metodă deosebită,  și-a propus să facă tot posibilul să determine masa neutrinilor.

Practic, la KATRIN se măsoară cu mare precizie electronii emiși în procesele de dezintegrare ale tritiului. Tritiul este un izotop greu al hidrogenului, care conține în nucleu un proton și doi neutroni. Este un nucleu instabil care se dezintegrează, cu o viață medie de circa 12 ani, într-un ion de heliu-3, emițând un electron și un antineutrin electronic.



Izotopii hidrogenului


Din măsurarea energiei electronului se poate deduce masa neutrinului. Practic, energia la dispoziția electronului depinde de masa pe care o are antineutrinul.

Într-un articol publicat recent (sub titlul „Direct neutrino-mass measurement with sub-electronvolt sensitivity”) în revista Nature Physics,  KATRIN pune o nouă  limită pentru masa antineutrinului electronic: 0,8 eV (protonul de exemplu are aproape un miliard de eV).

Această limită, obținută prin analize de date cu noi metode de tip bayesian, este de circa 600 de mii de ori mai mică decât masa electronului!

Cum această valoare este doar o limită superioară, de fapt neutrinii ar putea avea mase și mai mici; iar date din astrofizică ar confirma că așa și stau lucrurile.

 
Ce urmează

KATRIN va continua cu măsurătorile încă 3 ani, urmând să ajungă la  o limită de 0,2 eV, iar dacă masa neutrinului este între 0,2 și 0,8 eV, să o măsoare! După KATRIN va urma un nou experiment (Project 8), care va dispune de o tehnologie și mai sensibilă.

Neutrinii ascund încă multe secrete. Pe lângă masa acestora și mecanismul care ar genera o masă așa de mică, mai este și misterul identității (antineutrini vs neutrini). Acest secret ar putea fi legat la rândul lui de un mare mister al fizicii și cosmologiei: unde a dispărut antimateria din univers.



Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.


Dacă găsești site-ul util, ne poți ajuta cu o DONAȚIE