Na quinta -feira, os pesquisadores revelaram a medição mais precisa de um neutrino, diminuindo a massa máxima possível das manchas fantasmagóricas da matéria que permeiam nosso universo.
O resultado, publicado Na revista Science, não outline a massa exata de um neutrino, apenas seu limite superior. Mas a descoberta ajuda a aproximar os físicos de descobrir exatamente o que há de errado com o chamado modelo padrão, o seu melhor-embora incompleto-teoria das leis que governam o domínio subatômico. Uma maneira de os físicos sabem que não é muito preciso é que sugere que o neutrino não deve ter nenhuma massa.
Em grandes escalas, aprender mais sobre neutrinos ajudará os cosmologistas a preencher sua imagem sempre nebulosa do universo, incluindo como as galáxias se agrupavam e O que influencia a expansão do cosmos desde o Massive Bang.
“Estamos tentando entender por que estamos aqui”, disse John Wilkerson, físico da Universidade da Carolina do Norte, Chapel Hill e autor do novo estudo. “E isso é algo que os neutrinos podem ter um papel basic.”
Os físicos conhecem algumas coisas sobre neutrinos. Eles são prolíficos em todo o cosmos, criados praticamente a qualquer momento, os núcleos atômicos se encaixam ou se separam. Mas eles não carregam carga elétrica e são notoriamente difícil de detectar.
Os neutrinos também vêm em três tipos, que os físicos descrevem como sabores. E, estranhamente, eles se transformam de um sabor para outro à medida que se movem pelo espaço e tempo, uma descoberta reconhecida pelo Prêmio Nobel em Física em 2015. O mecanismo subjacente que torna possível essas transformações, os físicos perceberam, significava que os neutrinos deveriam ter alguma massa.
Mas só assim. Os neutrinos são levemente leves e os físicos não sabem o porquê.
Descobrir os valores exatos da massa de neutrinos pode levar a “algum tipo de portal” à nova física, disse Alexey Lokhov, um cientista do Instituto de Tecnologia Karlsruhe na Alemanha. “Este é, por enquanto, o melhor limite do mundo”, disse ele sobre a medição de sua equipe.
O Dr. Lokhov e seus colegas usaram o experimento de Karlsruhe Tritium Neutrino, ou Katrin, para restringir a massa de um neutrino. Em uma extremidade do aparelho de 230 pés de comprimento, havia uma fonte de trítio, uma versão mais pesada do hidrogênio com dois nêutrons em seu núcleo. Como o trítio é instável, decai em hélio: um nêutron se converte em um próton, que cospe um elétron no processo. Também cospe um antineutrino, o Antimatter gêmeo de um neutrino. Os dois devem ter massa idêntica.
A massa do trítio unique é dividida entre os produtos da decaimento: o hélio, elétron e antineutrino. Nem neutrinos nem antineutrinos podem ser detectados diretamente, mas um sensor na outra extremidade do experimento registrou 36 milhões de elétrons, mais de 259 dias, eliminado pelo trítio em decomposição. Ao medir a energia do movimento do elétron, eles podem deduzir indiretamente a massa máxima possível para o antineutrino.
Eles descobriram que o valor não period superior a 0,45 eletrônicos, nas unidades de massa usadas pelos físicos de partículas, um milhão de vezes mais leve que um elétron.
O limite superior da massa foi medido para apenas um sabor de neutrino. Mas o Dr. Wilkerson disse que pregar a massa de um torna possível calcular o resto.
A mais recente medição empurra a possível massa do neutrino menor que o limite anterior Situado em 2022 pela colaboração de Katrin, de não mais de 0,8 voltas eletrônicas. Também é quase duas vezes mais preciso.
Elise Novitski, física da Universidade de Washington que não estava envolvida no trabalho, elogiou o esforço cuidadoso da equipe de Katrin.
“É realmente apenas um Tour de Drive”, disse ela sobre o experimento e a descoberta. “Eu tenho complete confiança no resultado deles.”
A equipe de Katrin está trabalhando em um limite ainda mais apertado na massa de neutrinos de 1.000 dias de dados, que espera coletar até o closing do ano. Isso dará aos físicos ainda mais elétrons para medir, levando a uma medição mais precisa.
Outras experiências também contribuirão para uma melhor compreensão da massa do neutrino, incluindo Projeto 8 em Seattle e o Experiência profunda de neutrinos subterrâneosespalhado por duas instalações de física no Centro -Oeste.
Os astrônomos que estudam a estrutura do cosmos em geral, considerados influenciados pela vasta coleta de neutrinos inundando o universo, têm sua própria medição da massa máxima das partículas. Mas, de acordo com o Dr. Wilkerson, as fronteiras estabelecidas por astrônomos olhando para o vazio não combinam com o que os físicos de partículas calculam no laboratório, pois examinam o mundo subatômico.
“Há algo realmente interessante acontecendo”, disse ele. “E a solução provável para isso será a física além do modelo padrão”.
