A kutatók egy lépéssel közelebb kerültek a szellemrészecskék tömegének kimutatásához

A fizikusoknak sikerült tovább szűkíteniük a rejtélyes neutrínó részecske maximális tömegére vonatkozó becslést: az új adatok szerint tömege legfeljebb az elektron egymilliomod része lehet. Ez az eredmény fontos mérföldkő, amely akár alapjaiban is átalakíthatja a részecskefizika standard modelljét.

A neutrínók gyakorlatilag mindenhol jelen vannak, másodpercenként nagyjából 100 milliárd neutrínó halad át minden négyzetcentiméternyi felületen, még a testünkön is. Ezek a „szellemrészecskék” a csillagok nukleáris reakcióiban, szupernóva-robbanások során, a Földön működő részecskegyorsítókban, atomerőművekben, valamint radioaktív bomlás során keletkeznek, írja a Live Science.

Ha sikerül kimutatni a neutrínók tömegét, rengeteg mindent kell újragondolni

Bár a neutrínók az univerzum leggyakoribb részecskéinek számítanak, rendkívül gyenge kölcsönhatásuk miatt nagyon nehéz őket észlelni. Ráadásul ezek az egyetlen részecskék a standard modellben, amelyek tömegét még mindig nem sikerült pontosan meghatározni. Nemcsak a technikai nehézségek miatt fontos küldetés ez a kutatók számára, ugyanis a felfedezés a világegyetem alapvető működéséről alkotott képünket is megváltoztathatja. A standard modell alapján ugyanis a neutrínóknak egyáltalán nem lehetne tömegük, így a legkisebb kimutatható tömeg is komoly kérdéseket vetne fel, és akár új fizikai elméletek megszületéséhez is vezethet. Sőt, akár azt is megmagyarázhatják, miért létezik minden.

Illusztráció. Kiemelt kép: depositphotos.com

A németországi Karlsruhe Tritium Neutrínó (KATRIN) kísérlet legfrissebb eredményei most tovább szűkítették a neutrínók tömegére vonatkozó felső határt. Az eddigi 0,8 elektronvolt helyett immár 0,45 elektronvoltnál húzódik meg ez a küszöbérték. Az eredményeket április 10-én publikálták a Science folyóiratban.

A neutrínók háromféle “ízben” léteznek — elektron-, müon- és tau-neutrínók —, attól függően, hogy milyen más részecskékkel lépnek kölcsönhatásba. Ezek az ízállapotok a tömegállapotok keverékeként értelmezhetők. A neutrínók tömegére az egyik legerősebb bizonyíték az a megfigyelés, hogy képesek spontán módon váltogatni az ízüket — ezért az eredményért 2015-ben Nobel-díjat is kiosztottak.

Azonban az, hogy miért ennyire elenyésző a tömegük még az elektronokéhoz képest is, az egyelőre rejtély. A KATRIN-kísérlet során a kutatók a trícium, egy instabil hidrogénizotóp radioaktív bomlását vizsgálták. A trícium lebomlásakor egy elektron és egy elektron-antineutrínó keletkezik. Bár magát az antineutrínót nem lehet közvetlenül kimutatni, az elektron energiájából levonható az antineutrínó tömegére utaló információ. A kísérlet során elképesztő mennyiségű, több mint 36 millió elektront detektáltak, amelyek alapján sikerült meghatározni a neutrínók maximális tömegét.

A kutatók 2025 végéig tovább folytatják a méréseket, hogy még pontosabb eredményt érjenek el. Eközben más kutatócsoportok más módszerekkel — például pionok és kaonok bomlásának vizsgálatával vagy az ősi világegyetem nyomaiban — is igyekeznek közelebb kerülni a neutrínók titkához. A jövőbeli felfedezések akár alapjaiban is újraírhatják a kozmoszról alkotott elképzeléseinket.

Érdemes elolvasni:

• Olyan galaxisokat találhattak, amelyek létezése minden eddigi ismert modellnek ellentmondana
• Egy új kutatás szerint a Tejútrendszer egy 2 milliárd fényév széles ürességben van
• A Föld feletti óriási csillag bármelyik pillanatban felrobbanhat!