Neutrina, nazywane często „cząstkami widmo”, od lat stanowią jedno z największych wyzwań fizyki. Mimo że są najbardziej licznymi cząstkami we Wszechświecie, ich właściwości – zwłaszcza masa – pozostają zagadką. Nowe badania przeprowadzone w ramach projektu KATRIN znacząco przybliżyły nas do jej poznania, wyznaczając nowy, bardziej precyzyjny górny limit masy neutrina: poniżej 0,45 elektronowolta.

To aż o połowę mniej niż szacowano wcześniej. Neutrina, mimo że praktycznie nie oddziałują z materią, odgrywają kluczową rolę w ewolucji kosmosu. Szacuje się, że na każdy atom przypada około miliarda neutrin. Przelatują przez nasze ciała w bilionach każdej sekundy, a my tego nawet nie odczuwamy. Ich masa – choć mikroskopijna – wpływa na strukturę i tempo rozszerzania się Wszechświata.

Zespół ponad stu naukowców z sześciu krajów wykorzystał specjalistyczny spektrometr w niemieckim Karlsruhe do pomiaru rozpadu trytu – radioaktywnego izotopu wodoru. Gdy tryt się rozpada, uwalnia elektron i neutrino, które dzielą między sobą powstałą energię. Mierząc energię elektronu, można wywnioskować, ile przypadło na neutrino – a stąd oszacować jego masę.

Aby dojść do tegorocznych wyników, badacze zmierzyli energię aż 36 milionów elektronów. Do końca 2025 roku planują zarejestrować aż 250 milionów, co ma dać ostateczną odpowiedź: albo po raz pierwszy uchwycą „ślady” neutrina, albo ustalą, że jego masa wynosi mniej niż 0,3 elektronowolta.

Naukowcy liczą, że dokładniejsze poznanie masy neutrina pomoże również w badaniach ciemnej materii i ciemnej energii – tajemniczych składników stanowiących aż 95% zawartości Wszechświata. W planach jest już kolejny projekt – TRISTAN – mający na celu poszukiwanie tzw. „sterylnych neutrin”, jeszcze bardziej enigmatycznych i masywnych cząstek, które mogą kryć się za zagadką ciemnej materii.

Źródło: Science Alert