Nötrinonun kütlesinin doğrudan ölçülemeyecek kadar küçük olduğu ancak 0,45 elektronvolttan (eV) daha büyük olamayacağı ortaya kondu.
Almanya’daki Karlsruhe Tritiyum Nötrino Deneyi (KATRIN) kapsamında 2019’dan bu yana araştırma yapan altı ülkeden 149 fizikçi, nötrinoların sahip olabileceği en yüksek kütleyi belirledi. Nötrinonun kütlesinin 0,45 elektron volttan fazla olamayacağı açıklandı. Bu, bir protonun (her atom çekirdeğinde bulunan parçacık) kütlesinin milyarda birinden bile az.
KATRIN ekibi, 3 yıl içinde 16 milyon elektron inceledi. Önceki deneylerde 2 eV olan sınır, bu sayede 0,45 eV’ye çekildi.
Araştırma ekibi, yıl sonunda tüm verileri topladıklarında yaklaşık 250 milyon elektronu ölçmüş olacak. Böylece, ya nötrinonun kütlesine dair ilk izi bulacaklar ya da 0,3 elektron volttan daha hafif olduğu kesinleşecek.
Nötrinoların gizemi
“Hayalet parçacık” olarak tanımlanan bu görünmez parçacıklar, 13,8 milyar yıl önceki Büyük Patlama’dan bu yana evrene yayılmış durumda. Her bir atoma karşılık yaklaşık bir milyar nötrino bulunduğu tahmin ediliyor.
Bazı parçacık bozunumları sırasında ortaya çıkan nötrinoların kütlesi son derece az ve elektrik yükleri olmadığı için maddenin geri kalanıyla neredeyse hiç etkileşime girmiyor. Örneğin, her saniye, Güneş’ten gelen trilyonlarca nötrino vücudumuzdan geçip gidiyor ancak fark edilmiyor. Bu durum, nötrinoları incelemeyi oldukça zorlaştırıyor.
Üç farklı türü bulunan nötrinolar (elektron, müon ve tau), birbirine dönüşebilir. Bu dönüşüm, yani nötrino salınımları, nötrinoların kütlesiz olamayacağını gösteriyor. Görelilik teorisine göre kütlesiz olsalar ışık hızında gitmeleri gerekirdi ve bu durumda zaman onlar için “donmuş” olurdu, yani değişim imkansız olurdu. Ancak bu salınımlar yalnızca nötrino kütlelerinin var olduğunu gösteriyor ne kadar olduklarını değil. Bu yüzden KATRIN gibi doğrudan ölçümler büyük önem taşıyor.
KATRIN deneyi
KATRIN, trityum adı verilen radyoaktif hidrojenin bozunmasını kaydeden devasa bir spektrometreyle çalışıyor. Bu süreçte hem elektronlar hem de nötrinolar açığa çıkıyor. Bu parçacıklar, 70 metre uzunluğundaki yapıda, 200 tonluk spektrometrenin hakim olduğu bir vakum ortamında dönüyor. Elektron ve nötrino, trityumun bozunmasıyla ortaya çıkan enerjiyi paylaşıyor. Bu nedenle, nötrino hakkında bilgi elde etmenin yolu elektronun enerjisini ölçmekten geçiyor. Bu da çok sayıda elektron ölçümü gerektiriyor.
Kaynak: Science
