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Die Masse von Neutrinos beträgt weniger als 0.8 eV

WISSENSCHAFTENPHYSIKDie Masse von Neutrinos beträgt weniger als 0.8 eV

Das zum Wiegen von Neutrinos beauftragte KATRIN-Experiment hat eine genauere Schätzung der Obergrenze seiner Masse angekündigt – Neutrinos wiegen höchstens 0.8 eV, dh die Neutrinos sind leichter als 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).

Neutrinos (buchstäblich die kleinen neutralen) sind die am häufigsten vorkommenden Elementarteilchen in der Universum. Sie sind fast allgegenwärtig, in der Galaxie, in der Sonne, im ganzen Raum um uns herum. Billionen von Neutrinos passieren jede Sekunde unseren Körper, ohne mit anderen Teilchen zu interagieren.  

Sie wurden erstmals am 10-4 Sekunden nach dem Urknall vor etwa 13.8 Milliarden Jahren und spielte eine wichtige Rolle in der Entwicklung des Universums. Sie werden kontinuierlich in großen Mengen bei Kernfusionsreaktionen in den Sternen einschließlich der Sonne, in den Kernreaktoren auf der Erde und bei radioaktiven Zerfällen gebildet. Sie sind auch wichtig für den Supernova-Prozess im Lebenszyklus eines Sterns und liefern frühe Signale für Supernova-Explosionen. Auf subatomarer Ebene, Neutrinos Bereitstellung eines Werkzeugs zur Untersuchung der Struktur von Nukleonen. Neutrinos könnte auch helfen, die Materie-Antimaterie-Asymmetrie zu erklären.  

Trotz all dieser Bedeutung ist vieles noch unbekannt Neutrinos. Wir wissen nicht, wie sie mit anderen Teilchen interagieren. In ähnlicher Weise ist seit der Entdeckung der Neutrino-Oszillationen bekannt, dass Neutrinos eine Masse ungleich Null haben. Wir wissen, dass Neutrinos eine sehr kleine Masse haben und die leichtesten aller Elementarteilchen sind, aber ihre genaue Masse bleibt noch unbestimmt. Für ein besseres Verständnis des Universums ist es entscheidend, dass die Masse der Neutrinos genau gemessen wird.  

Das KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Gemeinschaftsunternehmen von sechs Ländern, widmet sich der Messung der Masse von Neutrinos mit Sub-eV-Präzision.  

Im Jahr 2019 hatte das KATRIN-Experiment bekannt gegeben, dass Neutrinos höchstens 1.1 eV wiegen, was eine zweifache Verbesserung gegenüber früheren Messungen der oberen Grenze von 2 eV darstellt  

1 eV oder Elektronenvolt ist die Energie, die ein Elektron gewinnt, wenn das elektrische Potential am Elektron um ein Volt ansteigt und gleich 1.602 × 10 ist-19 Joule. Auf subatomarer Ebene ist es zweckmäßig, Masse in Form von Energie auszudrücken, wobei man der Masse-Energie-Symmetrie gemäß E=mc folgt2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.  

Am 14. Februar 2022 kündigte die KATRIN-Kollaboration die Messung der Masse von Neutrinos mit einer beispiellosen Präzision an, die zeigt, dass Neutrinos leichter als 0.8 eV sind und damit die 1-eV-Grenze in der Neutrinophysik durchbrechen.  

Mit den weiteren Messungen der Neutrinomasse will das Forschungsteam bis Ende 2024 fortfahren. Ab 2025 wird sich das KATRIN-Experiment mit Hilfe des neuen TRISTAN-Detektorsystems auf die Suche nach sterilen Neutrinos begeben. Mit Massen im KeV-Bereich wären sterile Neutrinos Kandidaten für die mysteriöse Dunkle Materie.  

*** 

Quellen:  

  1. Karlsruher Tritium-Neutrino-Experiment (KATRIN). Verfügbar um https://www.katrin.kit.edu/  
  1. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Pressemitteilung 012/2022 – Neutrinos sind leichter als 0.8 Elektronenvolt. Gepostet am 14. Februar 2022. Verfügbar unter https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php 
  1. Die KATRIN-Kollaboration. Direkte Neutrinomassenmessung mit Subelektronenvolt-Empfindlichkeit. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Veröffentlicht: 14. Februar 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1 
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