Časopis Science zveřejnil rekordní měření hmotnosti neutrina s podílem ÚJF

V rámci mezinárodního experimentu KATRIN se vědcům podařilo určit doposud nejnižší horní hranici hmotnosti neutrina – nejpočetnější částice, která je všude kolem nás, ale uniká běžné detekci. Nový výsledek ukazuje, že neutrino váží méně než 0,45 elektronvoltu, což je přibližně milionkrát méně než hmotnost elektronu. Na měření se od počátku experimentu podílí tým z Ústavu jaderné fyziky AV ČR. Výsledky měření publikoval prestižní časopis Science.

Nová hranice hmotnosti posouvá výsledek KATRIN proti roku 2022 o 35 setin elektronvoltu níže a představuje světový rekord. V roce 2022 byla hranice stanovena na 0,8 elektronvoltu. Za tímto milníkem stojí unikátní experiment v německém Karlsruhe, na němž spolupracuje více než dvacet výzkumných institucí ze sedmi zemí.

„Nový výsledek potvrzuje vedoucí postavení experimentu KATRIN v oblasti přímého měření hmotnosti neutrin. Již jsme dosáhli limitu, který je čtyřikrát menší než u předchozí generace experimentů,“ říká Kathrin Valerius z Technologického institutu (KIT) v Karlsruhe.

KATRIN k určení hmotnosti neutrina využívá sledování beta rozpadu tritia – nestabilního izotopu vodíku. Klíčovým přínosem českých vědců z Ústavu jaderné fyziky AV ČR je vyvinutí plynného zdroje monoenergetických elektronů na bázi radioaktivního rozpadu jednoho z izotopů kryptonu.

„Tento zdroj je zlatým standardem pro energetickou kalibraci spektra beta a jedinou možností stanovení korekce nezbytné k určení hmotnosti neutrina,“ vysvětluje Drahoslav Vénos z Oddělení fyziky těžkých iontů Ústavu jaderné fyziky AV ČR (ÚJF). Ústav jaderné fyziky AV ČR experiment KATRIN v roce 2001 spoluzakládal. Zároveň je jedinou vědeckou institucí v ČR, která se na tomto důležitém experimentu podílí.

„Dlouholeté zkušenosti s přípravou radionuklidů, separačními metodami a automatizací procesů nám umožnily bezpečně připravit unikátní kryptonový zdroj požadovaných vlastností,“ dodává vedoucí Oddělení radiofarmak ÚJF AV ČR Ondřej Lebeda.

Klíč k určení hmotnosti vesmíru

Neutrina patří mezi nejzáhadnější částice ve vesmíru. Jsou všude kolem nás, ale zároveň je extrémně obtížné je odhalit. Ve vesmíru ovlivňují vznik velkorozměrových struktur galaxií, zatímco ve fyzice elementárních částic slouží jejich nepatrná, ale nenulová hmotnost jako indikátor dříve neznámých fyzikálních procesů. Přesné měření hmotnosti neutrina je proto nezbytné pro úplné pochopení základních zákonů přírody – a také k určení hmotnosti celého vesmíru.

Snaha experimentálně zjistit hmotnost neutrina láká fyziky od první poloviny 20. století. O první experimentální měření se pokusili v roce 1948; tehdy byl horní limit stanoven na 5 000 elektronvoltů. Což je hodnota 11 000× vyšší než právě publikovaný výsledek KATRIN.

Odkaz na publikaci:
Science 388 (issue 6743), 180–185 (2025)
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq9592

Tisková zpráva AV ČR je k dispozici zde.

Přečtěte si také

• V červnu pořádáme další „Den s teoretickou jadernou fyzikou“
• ÚJF se podílel na výzkumu moderních bateriových technologií
• Dr. Andrej Kugler představil aktuální stav projektu FAIR-CZ
• Připojili jsme se k prvnímu ročníku akce Radioaktivní den
• Doc. Milan Štefánik je novým vedoucím Oddělení urychlovačů
• ÚJF v květnu uspořádá ReMade@Ari workshop
• V rámci projektů EU nabízí ÚJF využití přístrojového času na svých zařízeních
• Vědecký poradní sbor projektu FAIR-CZ jednal již po desáté
• Iva Synková z ONIM získala Pamětní grant Martiny Roeselové
• Prof. Ondřej Lebeda přednášel na FEL ČVUT