فیزیکدان ها جرم یک ذره شبح یا نوترینو را میزان گیری کردند: 1.6 در 10 به توان ، 36 کیلوگرم - وبلاگ اشاره

به گزارش وبلاگ اشاره، فیزیکدان ها با میزان گیری توزیع انرژی الکترون های آزاد شده در طی واپاشی بتا تریتیوم، معین کردند که حد بالایی برای جرم پادنوترینو الکترون فقط 0.8 الکترون ولت است. این جرم در واحد متریک 1.6 در 10 به توان -36 کیلوگرم می گردد

اگرچه هنوز میزان گیری دقیقی نیست ، اما مشخص محدوده آن ما را به درک این ذرات عجیب، نقشی که آنها در کیهان ایفا می نمایند و تأثیری که می توانند بر نظریه های فعلی فیزیک ما داشته باشند، نزدیک تر می نماید.

این دستاورد در آزمایش نوترینو تریتیوم کارلسروهه (KATRIN) در آلمان به دست آمد.

محققان در مقاله خود که در فوریه 2022 منتشر شد، نوشتند : دومین کارزار میزان گیری جرم نوترینو KATRIN که در اینجا انجام شد، به حساسیت زیر یک الکترون ولت رسید، در حالی که در کارزار اول دانشمنپدان حد بالایی یک mν را مشخص نموده بودند.

نوترینوها بسیار عجیب هستند. آنها از فراوان ترین ذرات زیراتمی در دنیا هستند، شبیه به الکترون هستند، اما باری ندارند و جرمشان بسیار ناچیز است. پس به ندرت با مواد معمولی تعامل دارند. میلیاردها از آنها در حال حاضر از بدن شما عبور می نمایند. به همین علت است که ما آنها را ذرات شیح می نامیم. بعلاوه تشخیص آنها بسیار سخت است.

بعضی روش ها برای تشخیص آنها غیرمستقیم هستند مانند آشکارسازهای نوترینوی چرنکوف. در این روش اثرات نوترینوهای عبوری تشخیص داده می گردد.

همه اینها به این معنی است که میزان گیری جرم نزدیک به صفر این ذرات یک چالش خاص است.

پس چطور می گردد جرم نوترینو را میزان گرفت؟!

آزمایشگاه KATRIN از تجزیه بتا یک ایزوتوپ رادیواکتیو ناپایدار هیدروژن به نام تریتیوم برای آنالیز جرم یک نوترینو استفاده می نماید. در یک محفظه 70 متری، گاز تریتیوم به هلیوم، یک الکترون و یک آنتی نوترینو الکترونی تجزیه می گردد، در حالی که یک طیف سنج حساس و بزرگ نتایج را آنالیز می نماید.

از آنجایی که نوترینوها بسیار شبح مانند هستند، میزان گیری جرم خود آنها ممکن نیست. اما فیزیکدان ها استدلال می نمایند که یک ذره و پادذره آن جرم و انرژی را مشاوی دارند. بنابراین، اگر انرژی الکترون ها را میزان گیری کنید، می توانید انرژی نوترینو را استخراج کنید.

به همین دلیل در سال 2019 حد بالایی 1 الکترون ولت را برای جرم نوترینو به دست آوردند.

برای اصلاح این نتیجه، محققان با افزایش تعداد تجزیه های تریتیوم و با استفاده از روش هایی برای کاهش آلودگی ناشی از انواع دیگر تجزیه رادیواکتیو، به میزان گیری دقیق تری دست یافتند.

این اولین باری است که میزان گیری های یک نوترینو به زیر آستانه 1 الکترون ولت می رسد.

اگرچه هنوز یک جرم نوترینو کاملاً دقیق نیست ولی همین میزان گیری اخیر هم به دانشمندان اجازه می دهد مدل های فیزیکی کیهان را اصلاح نمایند.

محققان می گویند تا سرانجام سال 2024 به میزان گیری جرم نوترینو ادامه خواهند داد.

نتایج این تحقیق در Nature Physics منتشر شده است.