Naučnici koji pokušavaju da otkriju elusive masu neutrino čestica, malih „duhovnih čestica“ koje bi mogle rešiti neka od najvećih misterija svemira, objavili su u četvrtak novi limit na njihovu težinu, prepolovivši prethodnu procenu.
Od kada je postojanje neutrino čestica predloženo pre skoro jednog veka, naučnici širom sveta su se trudili da saznaju više o njima – posebno o njihovoj masi. Ovo je važno jer neutrino, kao najzastupljenija čestica u svemiru, „tka nit koja povezuje beskrajno malo i beskrajno veliko,“ rekao je Tjeri Laserer, fizičar iz Francuske komisije za alternativne energije i atomsku energiju.
Njihova masa „uticaje na strukture koje čine kosmos,“ dodao je. Ove nevidljive čestice su se kretale kroz svemir od Velikog praska pre 13,8 milijardi godina. Broj neutrino čestica je teško shvatiti – postoji otprilike milijarda za svaku atom u kosmosu.
Međutim, zbog svoje male mase i nedostatka električnog naboja, neutrini veoma retko interaguju sa materijom. Na primer, smatra se da trilioni ovih takozvanih duhova prolaze kroz ljudska tela svake sekunde, a da mi toga nismo svesni. To ih čini izuzetno teškim za proučavanje, ali ne i nemogućim.
Više od stotinu naučnika iz šest zemalja traga za neutrino česticama od 2019. godine kao deo KATRIN saradnje na Tehnološkom institutu u Karlsruheu, Nemačka. U studiji objavljenoj u časopisu Science u četvrtak, saradnja je objavila da masa neutrino čestice ne može preći 0,45 elektronvolta.
To je manje od milijarditog dela mase protona, koji se nalazi unutar jezgra svakog atoma. Novi gornji limit za masu neutrino čestice je otprilike polovina cifre koju je KATRIN objavio 2022. godine nakon prvih merenja. KATRIN koristi masivni spektrometar za snimanje raspada tritijuma, radioaktivnog oblika vodonika koji oslobađa i elektrone i neutrino čestice.
Ove čestice se vrte oko strukture duge 70 metara, koju dominira spektrometar težak 200 tona, koji radi u vakuumu. Elektron i neutrino dele energiju proizvedenu raspadajućim tritijumom. Tako je trik u merenju energije elektrona kako bi se dobile informacije o neutrinu.
To zahteva merenje velikog broja elektrona. Šest miliona je moralo biti izmereno da bi se postigli prvi rezultati KATRIN-a 2022. godine. A 36 miliona je bilo potrebno da bi se došlo do tačnije cifre objavljene u četvrtak. „Kada prikupimo sve naše podatke do kraja godine,“ tim će izmeriti oko 250 miliona elektrona, rekao je Laserer.
To će biti trenutak istine. Ili će eksperiment konačno otkriti „trag“ neutrino čestice – ili će utvrditi da je njena masa manja od 0,3 elektronvolta, objasnio je Lasserre. Naučnici se nadaju da će precizno određivanje mase neutrino čestica pomoći u razotkrivanju nekoliko tvrdoglavih tajni kosmosa.
Uprkos svojoj neverovatnoj lakoći, neutrini su uključeni u neke modele koji pokušavaju da objasne tamnu energiju – nepoznatu silu za koju se smatra da pokreće sve bržu ekspanziju svemira. Oko 95 procenata svemira se smatra da se sastoji od tamne energije i jednako nepoznate tamne materije, ostavljajući samo pet procenata za sve ost
