Zahlreiche subatomare Teilchen, sogenannte Neutrinos, spielen eine wichtige Rolle im Aufbau des Universums. Diese kaum wahrnehmbaren Teilchen, von denen früher angenommen wurde, sie hätten keine Masse, scheinen jetzt Masse zu haben.
Es bedarf noch experimenteller Forschung, um genau zu bestimmen, um welche Messung es sich handelt. Ein internationales Wissenschaftlerteam hat einen innovativen Ansatz zur Lösung dieses kleinen Problems entwickelt.
Die Entdeckung der Masse eines Neutrinos wäre ein Wendepunkt in der Wissenschaft; Der wichtigste Grund dafür ist, dass es Aufschluss über die frühe Entstehung des Universums geben wird. Diese Partikel weigerten sich jedoch, mit den Geräten und Detektoren zusammenzuarbeiten, die wir derzeit verwenden.
Laut einer aktuellen Studie könnte die Lösung in der Überwachung des Betazerfalls liegen, insbesondere der seltenen radioaktiven Form von Wasserstoff, die als Tritium bekannt ist. Es ist möglich, diesen Prozess des radioaktiven Zerfalls zu beobachten, der letztendlich Aufschluss über die Masse der beteiligten Neutrinos geben kann.
Laut dem Physiker Brent VanDevender vom Pacific Northwest National Laboratory „haben wir theoretisch mit Fortschritten in der Technologie und der Skalierung eine realistische Chance, in den Bereich zu gelangen, der zum Nachweis der Neutrinomasse erforderlich ist.“
Ein Heliumion, ein Elektron und ein Neutrino sind drei subatomare Teilchen, die beim Zerfall von Tritium entstehen. Wissenschaftler sind optimistisch, dass die Masse des Neutrinos die fehlende Komponente sein wird, da sie die Gesamtmasse und die Massen der anderen Teilchen kennen.
Die Methode basiert auf einer Technik namens CRES (Zyklotronstrahlungsemissionsspektroskopie), mit der Mikrowellenstrahlung von Elektronen erfasst werden kann, die bei ihrer Bewegung durch ein Magnetfeld getrennt werden, und auf die Auswirkungen des begleitenden Neutrinos geschlossen werden kann.
Laut der Physikerin Talia Weiss von der Yale University sind „Neutrinos unglaublich leicht.“ Es wiegt mehr als das 500.000-fache eines Elektrons. Wenn daher ein Neutrino und ein Elektron gleichzeitig erzeugt werden, hat die Masse des Neutrinos kaum Einfluss auf die Geschwindigkeit des Elektrons.
„Wir suchen nach diesem kleinen Effekt. Daher ist ein sehr empfindlicher Ansatz erforderlich, um zu bestimmen, wie schnell sich Elektronen bewegen.
Diese neueste Studie ist die erste, die Tritium-Beta-Zerfälle mithilfe von CRES analysiert, einer Technik, die in früheren Studien ähnlicher Art verwendet wurde, und eine Obergrenze für die Neutrinomasse festzulegen. Obwohl noch erhebliche technologische Hürden zu überwinden sind, hat CRES das Potenzial, besser zu wachsen und sich zu entwickeln als andere Technologien dieser Art.
Die Bedeutung der Neutrinomasse in der Physik auf allen Skalen, einschließlich Kern- und Teilchenphysik, Astrophysik und Kosmologie, wird von Forschern betont. Wenn wir dieses Teilchen endlich wiegen, könnten wir tatsächlich auf ein völlig neues Gebiet der Physik stoßen.
„Niemand sonst macht das“, sagte Elise Novitski, Physikprofessorin an der University of Washington. „Wir versuchen nicht, eine bestehende Technik zu ersetzen.
Quelle: sciencealert
📩 18/09/2023 14:20