KATRIN: A legpontosabb kutatás steril neutrínók után
A Nature-ben publikált friss kutatás a KATRIN együttműködés legújabb eredményeit mutatja be. A készülék eredeti célja a neutrínók tömegének mérése volt: nagy pontossággal követi, mennyi energiát kapnak az elektronok, amikor a trícium bomlik. A folyamat során, ha egy steril neutrínó keletkezne, különös eltérés, vagyis egy „törés” lenne érzékelhető a kibocsátott elektronok energiájában.
A 70 méter hosszú berendezés a németországi Karlsruhe-i Műszaki Egyetemen található, egy ablak nélküli tríciumforrással, nagy felbontású spektrométerrel és egy érzékelővel, amely a részecskéket rögzíti. Mióta 2019-ben elindult, a KATRIN minden eddiginél pontosabban vizsgálja a trícium bomlását, hogy észrevegye az apró jeleket, amelyeket egy steril neutrínó hagyhat.
Az adatok nyomán: steril neutrínó továbbra sincs
A KATRIN 2019–2021 között 36 millió elektront mért 259 napon keresztül, és akár 1%-os pontossággal vetette össze az adatokat a modellezett bomlásokkal. A kutatók semmilyen jelét nem találták a steril neutrínónak. Ez alapján arra lehet következtetni, hogy korábbi kísérletek hibásan jelezhettek egy negyedik neutrínó jelenlétére, hiszen a mostani mérések aláássák az olyan vizsgálatok eredményeit, mint a Neutrino-4, amely épp e részecske nyomát vélte felfedezni.
A KATRIN előnye az extrém alacsony háttérzaj: szinte minden detektált elektron valóban a trícium bomlásából származik. Míg más kísérletek azt vizsgálják, hogyan változik a neutrínók típusa adott távolságon, addig a KATRIN már a részecske keletkezésének pillanatában méri az energiát, így a két módszer tökéletesen kiegészíti egymást. Ezek az eredmények együtt most szinte teljesen kizárják a steril neutrínó lehetőségét.
A jövő kutatásai és a nemzetközi együttműködés
A KATRIN 2025-ig további adatokat gyűjt, így még pontosabb vizsgálatokra lesz lehetőség, és a jelenlegi 36 millió helyett 220 millió elektront rögzítenek majd. Tervezik a detektor bővítését is: a TRISTAN rendszer közvetlenül, minden eddiginél nagyobb statisztikával méri majd a trícium bomlását, sőt akár sokkal nehezebb steril neutrínók után is kutathat. Ezzel akár a sötét anyag titkára is fény derülhet.
A KATRIN kísérletben 7 ország 20 intézménye dolgozik együtt, így globális tudományos összefogás segíti a neutrínók világának feltérképezését.
