17 feb. 1999
2 minuten
Het internationale Karlsruhe Tritium Neutrino-experiment (Katrin) aan het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) heeft de massa van neutrino’s beperkt tot minder dan 1 elektronvolt (eV) en heeft daarmee ‘een belangrijke barrière’ in de neutrinofysica doorbroken. “Zonder een meting van de massa van neutrino’s, zal ons begrip van het universum onvolledig blijven.”
Uit de gegevens gepubliceerd in Nature Physics is een nieuwe bovengrens van 0,8 eV afgeleid voor de massa van het neutrino. Deze resultaten verkregen door middel van een modelonafhankelijke laboratoriummethode stellen Katrin in staat om de massa van deze ‘lichtgewichten van het universum’ met ongekende precisie te beperken.
In de kosmologie spelen neutrino’s een belangrijke rol bij de vorming van grootschalige structuren, terwijl in de deeltjesfysica hun zeer kleine massa hen onderscheidt, wat wijst op nieuwe natuurkundige fenomenen die verder gaan dan onze huidige theorieën.
Partners uit zes landen zijn betrokken bij Katrin’s experimenten, waarbij ze het bètaverval van de onstabiele waterstofisotoop tritium gebruiken om de massa van het neutrino te bepalen via de energieverdeling van elektronen die vrijkomen bij het vervalproces. Dit vereist een grote technologische inspanning: het 70 m lange experiment herbergt ’s werelds meest intense tritiumbron en een gigantische spectrometer om de energieën van vervalelektronen te meten.
Schematische weergave van de opzet. Beeld: Leonard Köllenberger
Na het starten van wetenschappelijke metingen in 2019 is de hoge kwaliteit van de gegevens de afgelopen twee jaar continu verbeterd. "Katrin loopt nu als een trein", zegt projectleider Guido Drexlin. Christian Weinheimer, Universiteit van Münster: "Verlaging van de achtergrondsnelheid en verhoging van de signaalsnelheid waren beslissend voor het nieuwe resultaat."
Een diepgaande analyse van deze gegevens vormde een grote uitdaging voor het team. Elk effect op de neutrinomassa, hoe klein ook, moest tot in detail worden onderzocht. De experimentele gegevens van het eerste jaar van metingen en modellering op basis van een verdwijnend kleine neutrinomassa kwamen perfect overeen. Dit is de eerste keer dat een direct neutrino-massa-experiment het sub-eV-massabereik is binnengekomen dat van groot belang is voor de kosmologie en deeltjesfysica, omdat wordt aangenomen dat hier de fundamentele massaschaal van neutrino’s ligt.
Anderen lazen ook
