Jaką masę ma neutrino? Naukowcy wyznaczyli jej górną granicę

Nowe badania sugerują, że neutrino może mieć maksymalną masę, która wynosi 100 000 razy mniej niż w przypadku innego najlżejszego fermionu uwzględnionego w modelu standardowym.

Pierwsze informacje o teoretycznym istnieniu neutrin pojawiły się po tym, jak naukowcy zauważyli, że w reakcjach jądrowych brakuje energii. Zdaniem badaczy najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem takiego fenomenu było pojawianie się cząstki o nieznanym pochodzeniu. Zaproponowane na przestrzeni lat wyjaśnienia sugerowały, iż owe neutrina mogą występować w trzech rodzajach: elektronowych, mionowych i taonowych.

Czytaj też: Pierwsza taka detekcja w historii CERN. Nikt nie spodziewał się wykryć neutrin w Wielkim Zderzaczu Hadronów

Niestety, nadal w całej sprawie występowało wiele niewiadomych, a jedną z największych wydawały się spekulacje co do masy. Czy neutrino takową w ogóle posiada? Tak. Ile dokładnie wynosi? W tym miejscu zaczynają się schody. Naukowcy ewidentnie wyznają w tej kwestii zasadę małych kroczków, ponieważ jak na razie skupiają się nie na dokładnym określeniu masy neutrin, lecz górnej jej granicy.

Najnowsze ustalenia w tej sprawie zostały niedawno zaprezentowane na łamach Nature Physics i sugerują, że neutrino elektronowe może mieć maksymalną masę wynoszącą 0,8 elektronowolta. Taka wartość jest około 100 000 razy niższa niż w przypadku innego lekkiego fermionu. Co ciekawe, autorzy badań wcale nie dążyli do bezpośredniego pomiaru masy neutrin.

Naukowcy postanowili określić, jaką maksymalną masę może mieć neutrino

Zamiast tego skupili się na rozpadzie beta trytu, którego czas połowicznego rozpadu wynosi 12,3 roku. W czasie tego procesu dochodzi do emisji elektronów oraz uwolnienia neutrin. Pomiar energii tych elektronów umożliwił obliczenie tego, jak wiele jej brakuje. Biorąc pod uwagę ewentualne „zanieczyszczenia” pomiarów oraz inne źródła energii, naukowcy byli w stanie obliczyć, ile jej pozostało.

Czytaj też: Skąd pochodzą neutrina i FRB? Nadzieje naukowców zaczynają topnieć

Jaki był ostateczny werdykt? Masa neutrin może być nie większa niż 0,8 eV (1,3 x 10-19). W przeliczeniu na jednostki masy mowa natomiast o wyniku rzędu 1,6 × 10-36 kg. Cały projekt miał długofalowy charakter, lecz całość okazała się niezwykle żmudna. Pojawiły się sprzeczności w pomiarach, wyniki zależne od zastosowanych modeli wszechświata, czy też rezultaty przekraczające granicę 1 eV. Naukowcy nie zamierzają na tym poprzestawać, a w grę wchodzi kontynuowanie badań aż do końca 2024 roku.