Un experiment cu neutrino aduce noi dovezi legate de existenţa materiei întunecate

O echipă internaţională de fizicieni a reuşit, în premieră, să măsoare masa unui neutrino, una dintre cele mai mici şi greu de studiat particule. Oamenii de ştiinţă au stabilit că un neutrino cântăreşte 0.0002% din masa unui electron. Implicaţia directă a acestei măsurători este că dacă am putea să adunăm toate particulele neutrino din Univers, tot nu am putea să explicăm cantitatea de materie lipsă din acesta, notează Live Science.

Pentru a putea cântări masa unui neutrino, fizicienii au folosit KATRIN, Karlsruhe Tritium Neutrino, o instalaţie ştiinţifică care poate număra electronii cu un nivel înalt de energie dintr-o mostră de tritiu, un izotop al al hidrogenului care are un proton şi doi neutroni. Conform lui Hamish Robertson, unul dintre oamenii de ştiinţă care lucrează la KATRIN, fizicienii au ales această formă a hidrogenului deoarece acest izotop este singura sursă îndeajuns de simplă pentru a fi folosită pentru cântărirea masei unui neutrino.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Hamish Robertson explică faptul că orice efort de a cântări un neutrino în mod individual, fără alte particule în jur, este o sarcină imposibilă din cauza faptului că aceştia au o masă cu puţin mai mare de zero. Din această cauză a fost construit KATRIN, o instalaţie ştiinţifiică care poate număra electronii cu un nivel înalt de energie.

Oamenii de ştiinţă au stabilit că un neutrino are o masă de 1,1 electrovolţi; această unitate de măsură este folosită pentru energia lucrului mecanic efectuat de către un electron, dar folosind echivalenţa masă-energie poate fi folosită şi pentru exprimarea masei. Pentru a înţelege cât de mic este un neutrino, oamenii de ştiinţă explică că un boson Higgs are o masă de 125 miliarde de electronivolţi, un proton are o masă de 938 milioane de electronvolţi, iar un electron are o masă de 510.000 electronvolţi.

Ideea că neutrino au masă este una controversată, mai ales în condiţiile în care Modelul Standard folosit de către fizicieni pentru a descrie fenomenele subatomice postula că aceste particule nu au deloc masă. 

În trecut au existat şi alte studii care au încercat să măsoare masa particulelor neutrino, acestea fiind desfăşurate de către cercetătorii ruşi şi americani. În anii ’80, unii cercetători ruşi au concluzionat că masa unui neutrino este de 30 electronvolţi. O astfel de cifră ar fi putut explica structura garvitaţională la scară universală şi chiar ar fi oferit răspunsul legat de materia lipsă a Universului. Totuşi, după cum au arătat studii ulterioare, această cifră este greşită.

Oamenii de ştiinţă implicaţi în acest proiect explică faptul că masa de doar 1,1 electronvolţi implică existenţa unei forme de materie pe care încă nu au identificat-o în mod direct: materia întunecată. După cum explică cercetătorii, această cifră nu este o dovadă directă a existenţei acestui tip de materie dar, în mod sigur, reprezintă un indiciu important al existenţei acesteia.

Citeşte şi: