Forskere har kommet et skritt nærmere å finne massen til «spøkelsespartikler»

I dette store kammeret måler forskerne energien til elektroner som har henfalt fra radioaktiv gass. Det kan faktisk fortelle noe om massen til nøytrinoer. Foto: (The KATRIN Collaboration).
I dette store kammeret måler forskerne energien til elektroner som har henfalt fra radioaktiv gass. Det kan faktisk fortelle noe om massen til nøytrinoer. Foto: (The KATRIN Collaboration).

Et internasjonalt team med forskere har satt seg fore å «veie» nøytrinoer, ekstremt unnvikende partikler som stort sett fyker uhindret gjennom jorda.

I Tyskland prøver forskere å finne nøytrinoers hvilemasse ved hjelp av en 70 meter svær detektor som kalles Karlsruhe Tritium Neutrino experiment (KATRIN).

Nøytrinoer er som navnet tilsier, partikler som forholder seg nøytrale til det meste. De påvirkes ikke av magnetfelt, har ingen ladning, og fyker stort sett i en rett linje fra kilden, uansett hva som måtte stå i veien. De strømmer gjennom oss hele tiden og det er veldig mange av dem.

Forskerne ved KATRIN-prosjektet begynte å kjøre eksperimenter i fjor for å lære mer om «spøkelsespartiklene». Det var etter å ha brukt flere år på konstruksjon og planlegging. På en konferanse i Japan la de nylig frem sine første resultater.

Forskerne kan nå slå fast at nøytrinoer veier maks 1,1 elektronvolt (eV) eller en femhundretusendel av et elektron. Det er mildt sagt ufattelig lite.

De har dermed halvert mulighetene. Tidligere eksperimenter har vist at den nedre grensen for massen er 0,02 eV, mens den øvre grensen var satt til 2 eV.

Når forholdene blir så vanvittig små, måles energi og masse med samme måleenhet, derav enheten elektronvolt.

– Kan gi nye svar

Tidligere tenkte forskere at nøytrinoer ikke hadde noen masse, i likhet med fotoner, eller lyspartikler. Det er hva som forventes ut fra standardmodellen - den etablerte og rådende teorien om hvordan de fundamentale partiklene i naturen henger sammen.

Men dette er motbevist. Nobelprisen i fysikk i 2015 gikk til to forskere som viste at nøytrinoer kan endre type på sin ferd fra sola til jorda. Det finnes tre typer nøytrinoer, og det at de kan endre seg betyr angivelig at de må ha bittelitt masse.

Men hvor mye masse har de? Det er et spørsmål mange fysikere har grublet over.

Les også: Sjarmkvark, gluon, myon og tau: Derfor har de aller minste partiklene så rare navn

– Ved å kjenne nøytrinoets masse kan forskere svare på grunnleggende spørsmål om kosmologi, astrofysikk og partikkelfysikk, for eksempel om hvordan universet har utviklet seg eller hvilken fysikk som eksisterer utover standardmodellen, sier Hamish Robertson, i en pressemelding fra Universitetet i Washington.

Intet mindre altså, hevder professor emeritus Robertson. Han er en av forskerne som deltar i KATRIN-prosjektet.

De nye resultatene bekrefter igjen at nøytrinoene er for lette til å kunne utgjøre den manglende massen i universet som betegnes som mørk materie. Det finnes derfor kanskje andre typer partikler som på samme måte som nøytrinoene har liten påvirkning på vanlig materie, og dermed er vanskelig å oppdage. En av kandidatene er en tenkt fjerde type av nøytrino, et såkalt sterilt nøytrino. Analysene ved KATRIN kan komme til å avsløre denne, dersom den eksisterer, ifølge meldingen fra Universitetet i Washington.

For å gi et inntrykk av hvor lette nøytrinoene er bruker Joseph Formaggio, professor ved MIT og en av lederne av KATRIN-prosjektet, følgende eksempel:

– Tenk på noe kjempelite, som et virus. Ethvert virus er bygget opp av omtrent ti millioner protoner (bestandeler i et atom. journ.anm). Hvert proton veier omtrent 2000 ganger mer enn hvert elektron i det viruset. Våre resultater viste at et nøytrino har en masse som er 1/ 500 000 av et eneste elektron! sier Formaggio i en nyhetssak fra MIT.

Mens et proton har en masse på 938 millioner eV, har nøytrinoet altså en masse på maks 1,1 eV.

Man kan jo lure på hvordan i all verden forskerne kan finne ut noe som helst om noe som er så lite og umerkelig.

Leter etter høyenergiske elektroner

KATRIN-detektoren ligger ved Karlsruhe Institute of Technology i Tyskland. Den består av et 70 meter langt oppsett.

For å finne massen til nøytrinoer har forskerne målt hvor mye energi som er til overs etter at elektroner har fått nesten alt.

Det første kammeret i konstruksjonen inneholder gassen tritium, som består av radioaktive isotoper av hydrogen. Nøytroner i tritium henfaller til elektroner og nøytrinoer. Forskere vet hvor mye energi som til sammen overføres til de to partiklene: 18,560 eV.

Noe av energien går med på å utgjøre hvilemassen til partiklene og resten av energien går med til fart og energi. Som regel blir den ekstra energien fordelt nokså likt, men noen ganger får en av partiklene alt. Dette forklarer Hamish Robertson til Live Science. Dette skjer bare i en liten brøkdel av de totalt 25 milliarder elektron-nøytrino-parene som genereres hvert sekund i kammeret med tritium.

Mens nøytrinoene bare forsvinner ut av laboratoriet umiddelbart og kanskje reiser inn i jordas indre og videre, er forskerne spesielt interessert i superenergiske elektroner. De kan nemlig fortelle noe om hvor mye energi som må ha gått med til å utgjøre nøytrinoets masse. Det er en liten bit igjen elektronene ikke kan stjele.

Høyenergi-elektronene blir ledet via magnetfelt inn i et stort vakumkammer, et spektrometer.

Bare de mest energirike elektronene slipper gjennom til den andre siden av kammeret, hvor de telles og måles. Forskerne kan øke og senke grensen for hvor enegririke elektronene må være for å slippe igjennom.

Foreløpig har eksperimentene ledet til en ny grense for nøytrinoets masse, og forskerne regner med å komme nærmere et svar etter ytterligere studier.

– Våre første målinger som nå er presentert er kulimineringen av nesten to tiår med hard jobbing og planlegging, sier Fromaggio.

Resultatene er ikke publisert i et vitenskapelig tidsskrift enda men er sendt inn til vurdering.

Detektoren er spesielt konstruert for å studere nøytrinoer. I enden er en stor vakuumtank med form som en zeppelin. (Illustrasjon: Steffen Lichter, KIT).
Detektoren er spesielt konstruert for å studere nøytrinoer. I enden er en stor vakuumtank med form som en zeppelin. (Illustrasjon: Steffen Lichter, KIT).

Oppdager langveisfarende nøytrinoer under isen

KATRIN-detektoren er en av flere som er viet til å forske på nøytrinoer.

Forskning.no har tidligere skrevet om observasjonskomplekset IceCube som ligger i Antarktis og er verdens største nøytrino-detektor. Her ligger flere tusen sensorer 1450 og 2450 meter nede i isen. Dette observatoriet oppdager nøytrinoer som kommer fra kilder ute i universet.

For selv om nøytrinoer sjelden har noe å gjøre med vanlig materie, krasjer de nå og da inn i en atomkjerne. Det kan gi et lite lysglimt, som sensorene kan fange opp. Forskerne er spesielt interessert i å finne partikler som kommer langveis fra, for å se hvor de stammer fra.

I 2018 sporet forskere ved laboratoriet opp et nøytrino som hadde reist i 3,8 milliarder år og som forskerne tror kom fra en bestemt blasar, et digert sort hull.

Forskere på feltet tror at mer kunnskap om de merkelige partiklene kan fortelle noe om universets hemmeligheter.

Les også: Nå kan nøytrinoer brukes til astronomi

Saken er først publisert på Forskning.no

Mer fra ABC Nyheter
Siste fra forsiden
18:43 Tandrevold med kjempeløp og 4.-plass i Östersund18:38 Regjeringen åpner for midlertidig dobbeltflagging18:37 Frp-politiker nominerer NATO til Nobels fredspris18:20 Politivideo: Slik kommer migranter seg inn i Europa17:04 Nordmann skutt i Brasil16:46 Ulf Leirstein skal lede Stortingets PST-undersøkelser16:14 Kronprins Haakon om Mette-Marits Epstein-møter: – Hun beklager og er lei seg15:52 Britene er misfornøyd med norsk juletre15:49 Norsk hopper sendt hjem fra Russland uten gyldig visum15:45 To menn dømt for drap på tidligere MC-klubbmedlem i Asker15:26 Norsk kvinne druknet i turistparadis15:11 Økt press på Hauglie – Ap og SV truer med mistillit15:10 Mann i 30-årene siktet for voldtekt etter taxitur13:59 Nederland-duellen kan avgjøre veien videre for Norge13:55 Nytt skritt mot riksrett i USA13:50 – For tidlig å si om dette vil få konsekvenser for Kallmyr13:23 Bent Høie gir seg som nestleder i Høyre13:12 Sjuåring i Tromsø ikke utsatt for vold – døde av drukning12:57 Nye tall: Krise for jordbruksinntektene12:56 To menn dømt for heroinsmugling over svenskegrensa12:56 Savnet kvinne (85) funnet død12:40 Norsk turist kvalte mann til døde – nå blir han siktet for drap12:30 USA er like splittet som under Vietnam-krigen12:29 Karlsson og Halfvarsson står over i Lillehammer11:57 19 besetningsmedlemmer bortført fra gresk supertanker11:57 PST har drevet ulovlig innhenting av flypassasjeropplysninger11:56 Melania Trump mener professor misbrukte sønnens navn11:37 Algerammede lakseoppdrettere får øke produksjonen11:31 Mann dømt til fengsel for hjemmelaget bombe i Larvik11:16 Trumps advokat på tur til Ukraina11:09 Zlatan vil ha strengere straff for rasisme10:04 Nortura avvikler drift på Otta – 78 ansatte berørt10:03 New Zealand vil hindre terrorsiktet i å spre sitt budskap10:01 Fransk storstreik utvides09:24 Japan la fram økonomisk redningspakke09:23 Stabilt sykefravær – målet om nedgang på 10 prosent like langt unna08:53 SAS om 2019-resultatet: – Utilfredsstillende08:53 Nordmenn flest drikker alkohol kun i helga08:52 Over 20 prosent færre passasjerer for Norwegian07:27 Utslitte polfarere ønsker foreløpig ikke helikopter07:17 Bil truffet av gjenstand fra vogntog på Stordabrua – utenlandsk mann døde07:15 Mourinho: – United var ikke bare bedre enn oss. De var mye bedre07:11 Forsvaret forsøker å selge F-16 og Sea King07:11 Russland bygger avansert superbase for kampfly nær Arktis07:08 Flere fjelloverganger stengt06:30 Nær 100 utmarkskommuner refser forslag om kraftskatt06:24 To døde etter skyting i Norrköping i Sverige06:11 Frankrike vil gå i stå under storstilt protest mot pensjonsreform06:00 FN-støttet elprosjekt er blitt het potet for Venezuelas opposisjon06:00 Drømmeopplegg på gang for Norge i håndball-VM05:57 Huawei saksøker USA igjen05:53 Tidligere oljefond-sjef mener nytt styre mangler kompetanse05:50 Dette skjer i dag05:37 Dette skjedde i natt05:30 Trettebergstuen: – Mette-Marit har vist dårlig dømmekraft05:04 Skitten overraskelse traff bonden midt i fjeset05:03 Marineansatt drepte to sivilt ansatte på marinebase på Hawaii05:00 Frp ypper til oljestrid med Høyre04:52 Presidentvalget i Bolivia var manipulert03:39 40.000 marsjerte i protest i Colombia03:18 Full meslingkrise på Samoa – alle skal vaksineres03:12 Taus veidirektør vil først snakke i januar02:39 Stavanger-lege fratatt autorisasjon for tredje gang02:13 Hevder Iran har utviklet kortdistanseraketter01:59 Skredsak mot Osterøy kommune henlagt01:18 58 migranter døde da båt sank utenfor Mauritania01:07 De rødgrønne enige om å øke matsikkerhet00:15 En person omkom i trafikkulykke i Nordland00:04 Telenor gransker svindel i pakistansk bank23:54 Mané herjet da Liverpool vant målfest mot byrivalen23:53 Dropper omstridt metode for å stoppe nettmobbing22:47 Abraham tilbake med scoring og målgivende i Chelsea-seier22:45 Fire personer i arbeidsulykke i Nordland – kan ikke hentes på grunn av været22:44 Åtte savnet etter at bygning raste sammen i Polen22:30 Rashford-dobbel reddet Solskjær i Mourinho-møtet på Old Trafford21:40 Mann (33) siktet for drapsforsøk i Sverige – tiltalt for politivold i Norge21:14 Norsk båt stjålet av menneskesmuglere21:00 Stor økning i pasientvold på Ullevål sykehus20:58 Mann pågrepet i Russland for å ha lurt migranter med falsk finskegrense20:44 200 ansatte har fått permitteringsvarsel i Risa AS20:33 Kolonial.no endrer praksis: – Glad for at kundene har pushet på19:57 Tybring-Gjedde om pølseservering: – Første gang jeg har fått gjennomslag i norsk politikk19:21 Raserte dugnadsprosjekt på togstasjon: – Jeg hadde bare lyst til å gjøre noe hyggelig og morsomt19:02 Drama på Grønland: På fem timer forsvant to tredjedeler av innsjøen18:48 Passasjerer satt to timer i mørkt tog18:42 EØS stoppet palmeolje-forbud: – Viktig at vi går videre18:31 Trump mener riksrettsrapporten er en vits18:21 Fourcade knuste Bø-brødrene på normaldistansen i Östersund18:18 Julie (20) vil ikke skifte med gutta – nå skal hun få slippe16:57 Blodig skikk sjokkerer verden: – Det er ingen medfølelse16:53 Person funnet med stikkskader på Grorud i Oslo16:38 Stein Erik Hagen har solgt Farris Bad15:53 Trump kaller Trudeau falsk etter vitsevideo15:33 Kjersti Monland går av som ytelsesdirektør i Nav15:26 Fengslede Ingrid (32) er fortvilet: – Hun gråter hele tiden14:51 Av 35 miljømål for 2020 ligger det bare an til at seks blir oppnådd14:42 Fotballagenter tjente over fem milliarder i 201914:41 Veske med millionverdier stjålet på Arlanda14:10 Kulde på vei etter regnværet14:08 Trump og Erdogan møtes én til én
Siste nytt
18:43SportTandrevold med kjempeløp og 4.-plass i Östersund18:38NorgeRegjeringen åpner for midlertidig dobbeltflagging18:37NorgeFrp-politiker nominerer NATO til Nobels fredspris18:20VerdenPolitivideo: Slik kommer migranter seg inn i Europa17:04VerdenNordmann skutt i Brasil16:46NorgeUlf Leirstein skal lede Stortingets PST-undersøkelser16:14NorgeKronprins Haakon om Mette-Marits Epstein-møter: – Hun beklager og er lei seg15:52VerdenBritene er misfornøyd med norsk juletre15:49SportNorsk hopper sendt hjem fra Russland uten gyldig visum15:45NorgeTo menn dømt for drap på tidligere MC-klubbmedlem i Asker15:26VerdenNorsk kvinne druknet i turistparadis15:11PolitikkØkt press på Hauglie – Ap og SV truer med mistillit15:10NorgeMann i 30-årene siktet for voldtekt etter taxitur13:59SportNederland-duellen kan avgjøre veien videre for Norge13:55PolitikkNytt skritt mot riksrett i USA13:50Politikk– For tidlig å si om dette vil få konsekvenser for Kallmyr13:23PolitikkBent Høie gir seg som nestleder i Høyre13:12NorgeSjuåring i Tromsø ikke utsatt for vold – døde av drukning12:57NæringslivNye tall: Krise for jordbruksinntektene12:56NorgeTo menn dømt for heroinsmugling over svenskegrensa12:56NorgeSavnet kvinne (85) funnet død12:40VerdenNorsk turist kvalte mann til døde – nå blir han siktet for drap12:30StemmerUSA er like splittet som under Vietnam-krigen12:29SportKarlsson og Halfvarsson står over i Lillehammer11:57Verden19 besetningsmedlemmer bortført fra gresk supertanker11:57NorgePST har drevet ulovlig innhenting av flypassasjeropplysninger11:56VerdenMelania Trump mener professor misbrukte sønnens navn11:37PengerAlgerammede lakseoppdrettere får øke produksjonen11:31NorgeMann dømt til fengsel for hjemmelaget bombe i Larvik11:16VerdenTrumps advokat på tur til Ukraina11:09SportZlatan vil ha strengere straff for rasisme10:04PengerNortura avvikler drift på Otta – 78 ansatte berørt10:03VerdenNew Zealand vil hindre terrorsiktet i å spre sitt budskap10:01PengerFransk storstreik utvides09:24PengerJapan la fram økonomisk redningspakke09:23Helse og livsstilStabilt sykefravær – målet om nedgang på 10 prosent like langt unna08:53PengerSAS om 2019-resultatet: – Utilfredsstillende08:53Helse og livsstilNordmenn flest drikker alkohol kun i helga08:52PengerOver 20 prosent færre passasjerer for Norwegian07:27NorgeUtslitte polfarere ønsker foreløpig ikke helikopter07:17NorgeBil truffet av gjenstand fra vogntog på Stordabrua – utenlandsk mann døde07:15SportMourinho: – United var ikke bare bedre enn oss. De var mye bedre07:11NorgeForsvaret forsøker å selge F-16 og Sea King07:11NorgeRussland bygger avansert superbase for kampfly nær Arktis07:08NorgeFlere fjelloverganger stengt06:30PengerNær 100 utmarkskommuner refser forslag om kraftskatt06:24VerdenTo døde etter skyting i Norrköping i Sverige06:11VerdenFrankrike vil gå i stå under storstilt protest mot pensjonsreform06:00VerdenFN-støttet elprosjekt er blitt het potet for Venezuelas opposisjon06:00SportDrømmeopplegg på gang for Norge i håndball-VM05:57VerdenHuawei saksøker USA igjen05:53PengerTidligere oljefond-sjef mener nytt styre mangler kompetanse05:50NorgeDette skjer i dag05:37NorgeDette skjedde i natt05:30KulturTrettebergstuen: – Mette-Marit har vist dårlig dømmekraft05:04VerdenSkitten overraskelse traff bonden midt i fjeset05:03VerdenMarineansatt drepte to sivilt ansatte på marinebase på Hawaii05:00NorgeFrp ypper til oljestrid med Høyre04:52PolitikkPresidentvalget i Bolivia var manipulert03:39Verden40.000 marsjerte i protest i Colombia03:18Helse og livsstilFull meslingkrise på Samoa – alle skal vaksineres03:12NorgeTaus veidirektør vil først snakke i januar02:39NorgeStavanger-lege fratatt autorisasjon for tredje gang02:13VerdenHevder Iran har utviklet kortdistanseraketter01:59NorgeSkredsak mot Osterøy kommune henlagt01:18Verden58 migranter døde da båt sank utenfor Mauritania01:07NorgeDe rødgrønne enige om å øke matsikkerhet00:15NorgeEn person omkom i trafikkulykke i Nordland00:04PengerTelenor gransker svindel i pakistansk bank23:54SportMané herjet da Liverpool vant målfest mot byrivalen23:53KulturDropper omstridt metode for å stoppe nettmobbing22:47SportAbraham tilbake med scoring og målgivende i Chelsea-seier22:45NorgeFire personer i arbeidsulykke i Nordland – kan ikke hentes på grunn av været22:44VerdenÅtte savnet etter at bygning raste sammen i Polen22:30SportRashford-dobbel reddet Solskjær i Mourinho-møtet på Old Trafford21:40NorgeMann (33) siktet for drapsforsøk i Sverige – tiltalt for politivold i Norge21:14NorgeNorsk båt stjålet av menneskesmuglere21:00NorgeStor økning i pasientvold på Ullevål sykehus20:58VerdenMann pågrepet i Russland for å ha lurt migranter med falsk finskegrense20:44Penger200 ansatte har fått permitteringsvarsel i Risa AS20:33PengerKolonial.no endrer praksis: – Glad for at kundene har pushet på19:57NorgeTybring-Gjedde om pølseservering: – Første gang jeg har fått gjennomslag i norsk politikk19:21NorgeRaserte dugnadsprosjekt på togstasjon: – Jeg hadde bare lyst til å gjøre noe hyggelig og morsomt19:02VerdenDrama på Grønland: På fem timer forsvant to tredjedeler av innsjøen18:48NorgePassasjerer satt to timer i mørkt tog18:42PolitikkEØS stoppet palmeolje-forbud: – Viktig at vi går videre18:31VerdenTrump mener riksrettsrapporten er en vits18:21SportFourcade knuste Bø-brødrene på normaldistansen i Östersund18:18NorgeJulie (20) vil ikke skifte med gutta – nå skal hun få slippe16:57VerdenBlodig skikk sjokkerer verden: – Det er ingen medfølelse16:53NorgePerson funnet med stikkskader på Grorud i Oslo16:38PengerStein Erik Hagen har solgt Farris Bad15:53VerdenTrump kaller Trudeau falsk etter vitsevideo15:33NorgeKjersti Monland går av som ytelsesdirektør i Nav15:26NorgeFengslede Ingrid (32) er fortvilet: – Hun gråter hele tiden14:51NorgeAv 35 miljømål for 2020 ligger det bare an til at seks blir oppnådd14:42SportFotballagenter tjente over fem milliarder i 201914:41VerdenVeske med millionverdier stjålet på Arlanda14:10NorgeKulde på vei etter regnværet14:08VerdenTrump og Erdogan møtes én til én
Populært