L'esperimento KATRIN, incaricato di pesare i neutrini, ha annunciato una stima più precisa del limite superiore della loro massa : i neutrini pesano al massimo 0.8 eV, ovvero sono più leggeri di 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10⁻³⁶ kg).
I neutrini (letteralmente, i piccoli neutri) sono le particelle elementari più abbondanti nell'universo . Sono pressoché onnipresenti, nelle galassie , nel sole, in tutto lo spazio che ci circonda. Miliardi di neutrini attraversano i nostri corpi ogni secondo senza interagire con altre particelle.
Si sono formati per la prima volta 10⁻⁴ secondi dopo il Big Bang, circa 13.8 miliardi di anni fa, e hanno svolto un ruolo importante nell'evoluzione dell'universo . Vengono continuamente prodotti in grandi quantità nelle reazioni di fusione nucleare nelle stelle, incluso il Sole, nei reattori nucleari sulla Terra e nei decadimenti radioattivi. Sono inoltre importanti nel processo di formazione delle supernove, una fase cruciale del ciclo vitale di una stella, e forniscono i primi segnali premonitori delle esplosioni di supernova. A livello subatomico, i neutrini offrono uno strumento per studiare la struttura dei nucleoni. I neutrini potrebbero anche contribuire a spiegare l'asimmetria materia-antimateria.
Nonostante tutta questa importanza, molto è ancora sconosciuto riguardo ai neutrini . Non sappiamo come interagiscono con le altre particelle. Allo stesso modo, fin dalla scoperta delle oscillazioni dei neutrini, sappiamo che i neutrini hanno una massa non nulla . Sappiamo che i neutrini hanno una massa molto piccola e sono le particelle elementari più leggere, ma la loro massa esatta rimane ancora da determinare. Per una migliore comprensione dell'universo , è fondamentale che la massa dei neutrini venga misurata con precisione.
Il KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) presso il Karlsruhe Institute of Technology (KIT), l'impresa collaborativa di sei paesi è dedicata alla misurazione della massa del neutrino con precisione sub-eV.
Nel 2019, l'esperimento KATRIN aveva annunciato che i neutrini pesano al massimo 1.1 eV, un doppio miglioramento rispetto alle precedenti misurazioni del limite superiore di 2 eV
1 eV, o elettronvolt, è l'energia acquisita da un elettrone quando il suo potenziale elettrico aumenta di un volt ed è pari a 1.602 × 10⁻¹⁹ joule . A livello subatomico, è conveniente esprimere la massa in termini di energia seguendo la simmetria massa-energia secondo la formula E=mc² ; 1 eV = 1.782 x 10⁻³⁶ kg.
Il 14 febbraio 2022, la collaborazione KATRIN ha annunciato la misurazione della massa dei neutrini con una precisione senza precedenti, rivelando che i neutrini sono più leggeri di 0.8 eV rompendo così la barriera di 1 eV nella fisica dei neutrini.
Il gruppo di ricerca mira a continuare con le ulteriori misurazioni della massa del neutrino fino alla fine del 2024. Dal 2025, con l'aiuto del nuovo sistema di rivelazione TRISTAN, l'esperimento KATRIN avvierà la ricerca di neutrini sterili. Con masse nell'intervallo KeV, i neutrini sterili sarebbero candidati per la misteriosa materia oscura.
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Fonti:
- Esperimento di Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN). Disponibile a https://www.katrin.kit.edu/
- Istituto di tecnologia di Karlsruhe (KIT). Comunicato stampa 012/2022 – I neutrini sono più leggeri di 0.8 elettronvolt. Inserito il 14 febbraio 2022. Disponibile a https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- La collaborazione KATRIN. Misura diretta della massa del neutrino con sensibilità al subelettronvolt. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Pubblicato: 14 febbraio 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
