Nötrino ne kadar büyük? Sonunda bir cevap almaya başlıyoruz

Bir atom çekirdeğinden daha küçük bir nötrino aralığı büyüklüğüne ilişkin tahminlerimiz, birkaç metre kadar büyüktür, ancak şimdi gerçek değerini daraltmaya başlıyoruz

Temel bir parçacık olan nötrino boyutunun ilk doğrudan ölçümü, en azından bir atom çekirdeğinden daha büyük olduklarını gösteriyor – ancak potansiyel olarak trilyonlarca daha büyük olabilirler.

Bu soruyu cevaplamadaki sorunun bir kısmı, küresel olmaktan ziyade, kuantum mekaniğin, parçacıkların doğal olarak bulanık dalgalar olduğunu, uzayda hareket ederken hareket ettiğini ve titreştiğini söylüyor. Fizikçiler, dalga paketini arayarak, dalganın güçlü bir şekilde titreştiği ve ötesinde keskin bir şekilde takip ettiği bir alan arayarak bir parçacığın ve dolayısıyla boyutunu işaretler.

Nötrinolar için, dalga paketinin ölçülmesi özellikle zordur, çünkü bu parçacıklar nadiren normal madde ile etkileşime girer. Şimdiye kadar, dalga paketinin boyutunu dolaylı olarak hesapladık, tahminler 13 büyüklükte bir aralıktan oluşan – bir atom çekirdeğinden birkaç metre kadar büyük veya 10 trilyon kat daha büyük.

Şimdi, Colorado Maden Okulu’ndaki Joseph Smolsky ve meslektaşları, dalga paketinin ilk doğrudan ölçümünü yaptılar, nötrinoların önceki en küçük tahminden en az yüzlerce kat daha büyük olması gerektiğini ve onları tipik atomik çekirdeklerden daha büyük hale getirdiler.

Bunu yapmak için, Smolsky ve ekibi, elektron yakalama adı verilen bir süreç olan lityum içine çürüyirken radyoaktif berilyum ölçtü. Bu olduğunda, berilyum atomundaki bir elektron çekirdeğindeki bir protonla birleşir ve bir nötron üretir. Bu, berilyum atomunu lityum haline getirir, atomu belirli bir yönde ateşleyen ve momentumu dengelemek için ters yönde ateş eden bir nötrino üreten bir enerji tekme üretir. Berilyum’u çok hassas süper iletken dedektörlerin içine koyarak ve bir parçacık hızlandırıcı kullanarak inceleyerek, lityum atomlarını son derece hassas bir şekilde ölçebilir ve nötrino özelliklerini çıkarabilirler.

Araştırmacılar, nötrinoların atom çekirdeğinden yüzlerce kat daha büyük olan en az 6.2 pikometre olduğunu buldular. “Biraz şaşırtıcıydı,” diyor Smolsky. “Bir elektron yakalama işlemi düşündüğümde, çekirdeğin içinde hayal ediyorum çünkü elektron bir çekirdek ile örtüşmek zorunda. Ancak gösterdiğimiz sınır, nötrino büyüklüğünün ortaya çıktığında çekirdeğin kendisinden çok daha büyük olduğunu söylüyor. ”

“Teknik olarak, bu çok zor bir ölçüm,” diyor Alfons Weber, Almanya Mainz’daki Johannes Gutenberg Üniversitesi. “Hassas bir ölçüm yapmak için gerçekten çok düzgün bir yöntem kullandılar, asla yapamayacağınızı düşündüğüm bir şey.”

Weber, nötrino dalga paketinin boyutunun ölçülmesi, üç farklı tip arasında ne sıklıkta nötrinos anahtarının veya salınımının tam olarak ölçülebilebilen gelecekteki nötrino dedektörleri oluşturmak için önemlidir.

Bu nötrino salınımları, neden evrendeki antimadde olmaktan daha fazla madde olduğunu anlamanın anahtarıdır, ancak sadece nötrino belirli bir boyutun üzerindeyse tam olarak ölçülebilirler. Çok küçükse, her biri farklı bir kütlenin üç farklı nötrino türü, nötrino dalga paketinin kenarlarına dökülür ve ölçümleri karıştırır.

İlgili Tur

Tur

Cern ve Mont Blanc, Karanlık ve Dondurulmuş Madde: İsviçre ve Fransa

7 Ekim 2025

6 gün gün