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
23:28 VG: Hauglie hadde ingen møter med Nav måneden etter at alarmen gikk22:13 Michelin-restaurant i Trondheim får bot fra Arbeidstilsynet21:28 Kvinne kritisk skadd i påkjørsel i Østfold21:09 VG: Advokat pågrepet i Tyrkia – jobbet for Norge21:03 Politiet letter etter savnet gutt i Skien20:07 Oppgitt Jan Thomas: – Du kan ikke kurere noe som ikke er en sykdom19:59 Svenske medier: Iraks forsvarsminister mistenkt for trygdesvindel19:49 Samtlige norske hoppere klare for sesongåpningen19:37 Flytoget advarer: Kan bli nedlagt dersom nytt togtilbud vedtas19:35 Nei, kvinner skaller ikke kraniebrudd på kjærestene sine19:25 Trump vil beholde Pence19:18 Ernæringsprofessor Kaare Norum er død19:06 Stortinget sier nei til å skrote au pair-ordningen18:53 Flere påkjørsler i fotgjengerfelt i Vestfold18:30 Fikk ikke ut penger – tok med likpose i banken17:28 En person forsøkt knivstukket på Notodden17:20 =Oslo-selger ranet og sparket16:59 Netanyahus motstandere krever at han sier fra seg ministerposter16:49 Alvorlig Acer-beskyldning mot statsråd: Villedet Stortinget16:35 Personer pågrepet etter ny krabberazzia i Øst-Finnmark16:06 Petter Northug gjør comeback som langrennsløper15:50 Miljødirektoratet kaller Equinor-ledelsen inn på teppet15:33 SIAN-profil bortvist fra Kristiansand sentrum15:28 Farlig å ferdes på isen i Sør-Norge14:38 Zidane taus om Ødegaard14:37 CDU-leder stiller ultimatum til partifeller14:24 Kina kameraovervåker nordmenn i Oslo: – Vi følger alle lover14:24 Valnes satte Klæbo på plass14:09 Lønnsomheten i mediebransjen er svekket14:04 Regjeringen med millioner til gjenåpning av Nav-saker13:49 Mann dømt for å ha knust 58 vinduer i rådhus13:44 FN: Situasjonen i Kongo kan hindre bekjempelse av ebolautbrudd13:34 Tre demonstranter drept i Irak13:33 Føderale henrettelser kan bli sak for USAs høyesterett12:46 Halfvarsson knust i svensk langrennsåpning12:45 Drømmetrekning for Lagerbäck og Norge12:24 Trump-bok gikk rett til topps – så ble de avslørt12:17 Russland hevder hundrevis av IS-krigere har rømt12:16 Nye lokaltog skal gi bedre togtilbud på Østfoldbanen11:50 Fire til sykehus etter trafikkulykke11:31 Tenåringer siktet for kidnapping i Oslo11:16 Kun én av fem norske ungdommer er aktive nok11:15 Solskjær: – Godt å ha José tilbake11:06 Kampanje mot partnerdrap i Frankrike11:04 Carlsen med sterk åpning i India10:31 Politibil og fangetransport involvert i trafikkulykke10:30 King mister Wolves-kampen10:04 Vy-sjefen går av09:50 USA ber iranere dokumentere regimets opptreden under demonstrasjonene09:27 Strid mellom Støre og Jensen om «ostehøvelkutt»09:06 Maradonas trenerkarriere var likevel ikke over07:07 Professor med brannfakkel: – Fritt fram å si nei til kontanter06:52 Over tusen år gammelt skip funnet på Edøy i Smøla06:46 Ødegaards Madrid-retur glipper for TV 2-seerne, fikk velge kamp «feil» uke06:37 Bare 75 prosent sikkert at norsk EM-plass gir spill på Hampden og Wembley06:19 Trump håper å bli stilt for riksrett06:00 Sterke historier fra samer strømmer inn til sannhetskommisjon06:00 Landslagstreneren stolt av «startnekt-Østberg»06:00 Én av fire europeere har antisemittiske holdninger05:50 Dette skjer i dag05:30 Dette skjedde i natt05:30 Høie vektlegger samarbeid i ny sykehusplan05:29 Drapssiktet tok opp millionlån i morens navn05:23 Brasils president Jair Bolsonaro stifter nytt parti05:11 Tidligere e-sjef i Australia advarer om kinesisk innblanding05:07 Samarbeidet med Litauen i flere måneder om utvekslingen av Frode Berg05:04 Zuccarello med scoring mot Avalanche04:25 Norge pådriver bak global godkjenning for utdanning04:09 Chiles president sier politiet kan ha brutt regler03:20 Arbeidsgivere er positive til å ansette innvandrerkvinner – få søker03:12 Irakiske tjenestemenn: Åtte demonstranter drept i Bagdad02:37 Mexico City innfører unntakstilstand på grunn av vold mot kvinner01:55 Ocean Viking har plukket opp 90 migranter i Middelhavet01:28 De konservative får 26 ganger mer i bidrag enn Labour01:04 Utland scoret fem mål i ligacupkamp01:04 Store demonstrasjoner mot regjeringen i Colombia00:54 Frist for nye grenser for svevestøv utsatt for andre gang00:20 Tallet på døde stiger etter angrep i Mali23:44 Opprørspoliti mot begravelsesfølge i Bolivia22:57 Ventura slo tilbake etter katastrofestart22:29 Helsevesenet kommer ikke til å nå målene om redusert antibiotikabruk21:47 Senterpartiet vokser på ny partimåling21:32 «Hvaldimir» har flyttet sørover21:07 Nye Nav-svar fra Hauglie – SV ikke fornøyd21:04 Nye vitner bekrefter Giulianis rolle20:56 Solberg klarte ikke å presse mer klimakutt ut av søsterpartier i EPP20:40 Tine slutter med sekstimers arbeidsdag20:19 To jagerflygere omkom i ulykke19:37 Russlands friidrettspresident suspendert i dopingsak19:24 Fire personer pågrepet etter voldshendelse i Sandnes19:23 Demonstrerer mot homoterapi: – Vi har en statsminister som er for feig19:12 Kvinne fortsatt på sykehus etter knivstikking i Drammen18:58 Falsk pilot tatt på flyplassen – etter 15 flyturer18:57 Skiekspert etter Østbergs startnekt: – Det blir spekulasjoner18:41 Edvard Hoem vant hedersprisen under Bragepris-utdelingen18:24 Frode Berg ønskes som vitne i spionsøksmål mot staten17:50 Kritiserer klimarapport: – Bare turister legger igjen nok penger kan man fortsette å øke utslipp17:39 Netanyahu tiltales for korrupsjon17:24 Fotgjenger påkjørt ved Lørenskog stasjon17:06 To personer pågrepet på asylmottak i Østfold
Siste nytt
23:28PolitikkVG: Hauglie hadde ingen møter med Nav måneden etter at alarmen gikk22:13NorgeMichelin-restaurant i Trondheim får bot fra Arbeidstilsynet21:28NorgeKvinne kritisk skadd i påkjørsel i Østfold21:09NorgeVG: Advokat pågrepet i Tyrkia – jobbet for Norge21:03NorgePolitiet letter etter savnet gutt i Skien20:07NorgeOppgitt Jan Thomas: – Du kan ikke kurere noe som ikke er en sykdom19:59VerdenSvenske medier: Iraks forsvarsminister mistenkt for trygdesvindel19:49SportSamtlige norske hoppere klare for sesongåpningen19:37ReiseFlytoget advarer: Kan bli nedlagt dersom nytt togtilbud vedtas19:35StemmerNei, kvinner skaller ikke kraniebrudd på kjærestene sine19:25VerdenTrump vil beholde Pence19:18NorgeErnæringsprofessor Kaare Norum er død19:06NorgeStortinget sier nei til å skrote au pair-ordningen18:53NorgeFlere påkjørsler i fotgjengerfelt i Vestfold18:30VerdenFikk ikke ut penger – tok med likpose i banken17:28NorgeEn person forsøkt knivstukket på Notodden17:20Norge=Oslo-selger ranet og sparket16:59VerdenNetanyahus motstandere krever at han sier fra seg ministerposter16:49PolitikkAlvorlig Acer-beskyldning mot statsråd: Villedet Stortinget16:35NorgePersoner pågrepet etter ny krabberazzia i Øst-Finnmark16:06SportPetter Northug gjør comeback som langrennsløper15:50NorgeMiljødirektoratet kaller Equinor-ledelsen inn på teppet15:33NorgeSIAN-profil bortvist fra Kristiansand sentrum15:28NorgeFarlig å ferdes på isen i Sør-Norge14:38SportZidane taus om Ødegaard14:37PolitikkCDU-leder stiller ultimatum til partifeller14:24NorgeKina kameraovervåker nordmenn i Oslo: – Vi følger alle lover14:24SportValnes satte Klæbo på plass14:09KulturLønnsomheten i mediebransjen er svekket14:04PolitikkRegjeringen med millioner til gjenåpning av Nav-saker13:49NorgeMann dømt for å ha knust 58 vinduer i rådhus13:44Helse og livsstilFN: Situasjonen i Kongo kan hindre bekjempelse av ebolautbrudd13:34VerdenTre demonstranter drept i Irak13:33VerdenFøderale henrettelser kan bli sak for USAs høyesterett12:46SportHalfvarsson knust i svensk langrennsåpning12:45SportDrømmetrekning for Lagerbäck og Norge12:24VerdenTrump-bok gikk rett til topps – så ble de avslørt12:17VerdenRussland hevder hundrevis av IS-krigere har rømt12:16ReiseNye lokaltog skal gi bedre togtilbud på Østfoldbanen11:50NorgeFire til sykehus etter trafikkulykke11:31NorgeTenåringer siktet for kidnapping i Oslo11:16Helse og livsstilKun én av fem norske ungdommer er aktive nok11:15SportSolskjær: – Godt å ha José tilbake11:06VerdenKampanje mot partnerdrap i Frankrike11:04SportCarlsen med sterk åpning i India10:31NorgePolitibil og fangetransport involvert i trafikkulykke10:30SportKing mister Wolves-kampen10:04PengerVy-sjefen går av09:50VerdenUSA ber iranere dokumentere regimets opptreden under demonstrasjonene09:27PolitikkStrid mellom Støre og Jensen om «ostehøvelkutt»09:06SportMaradonas trenerkarriere var likevel ikke over07:07PengerProfessor med brannfakkel: – Fritt fram å si nei til kontanter06:52NorgeOver tusen år gammelt skip funnet på Edøy i Smøla06:46SportØdegaards Madrid-retur glipper for TV 2-seerne, fikk velge kamp «feil» uke06:37SportBare 75 prosent sikkert at norsk EM-plass gir spill på Hampden og Wembley06:19PolitikkTrump håper å bli stilt for riksrett06:00NorgeSterke historier fra samer strømmer inn til sannhetskommisjon06:00SportLandslagstreneren stolt av «startnekt-Østberg»06:00VerdenÉn av fire europeere har antisemittiske holdninger05:50NorgeDette skjer i dag05:30NorgeDette skjedde i natt05:30NorgeHøie vektlegger samarbeid i ny sykehusplan05:29NorgeDrapssiktet tok opp millionlån i morens navn05:23PolitikkBrasils president Jair Bolsonaro stifter nytt parti05:11VerdenTidligere e-sjef i Australia advarer om kinesisk innblanding05:07NorgeSamarbeidet med Litauen i flere måneder om utvekslingen av Frode Berg05:04SportZuccarello med scoring mot Avalanche04:25NorgeNorge pådriver bak global godkjenning for utdanning04:09VerdenChiles president sier politiet kan ha brutt regler03:20NorgeArbeidsgivere er positive til å ansette innvandrerkvinner – få søker03:12VerdenIrakiske tjenestemenn: Åtte demonstranter drept i Bagdad02:37VerdenMexico City innfører unntakstilstand på grunn av vold mot kvinner01:55VerdenOcean Viking har plukket opp 90 migranter i Middelhavet01:28PolitikkDe konservative får 26 ganger mer i bidrag enn Labour01:04SportUtland scoret fem mål i ligacupkamp01:04VerdenStore demonstrasjoner mot regjeringen i Colombia00:54MotorFrist for nye grenser for svevestøv utsatt for andre gang00:20VerdenTallet på døde stiger etter angrep i Mali23:44VerdenOpprørspoliti mot begravelsesfølge i Bolivia22:57SportVentura slo tilbake etter katastrofestart22:29PengerHelsevesenet kommer ikke til å nå målene om redusert antibiotikabruk21:47PolitikkSenterpartiet vokser på ny partimåling21:32Norge«Hvaldimir» har flyttet sørover21:07PengerNye Nav-svar fra Hauglie – SV ikke fornøyd21:04NorgeNye vitner bekrefter Giulianis rolle20:56PolitikkSolberg klarte ikke å presse mer klimakutt ut av søsterpartier i EPP20:40PengerTine slutter med sekstimers arbeidsdag20:19VerdenTo jagerflygere omkom i ulykke19:37SportRusslands friidrettspresident suspendert i dopingsak19:24NorgeFire personer pågrepet etter voldshendelse i Sandnes19:23NorgeDemonstrerer mot homoterapi: – Vi har en statsminister som er for feig19:12NorgeKvinne fortsatt på sykehus etter knivstikking i Drammen18:58VerdenFalsk pilot tatt på flyplassen – etter 15 flyturer18:57SportSkiekspert etter Østbergs startnekt: – Det blir spekulasjoner18:41NorgeEdvard Hoem vant hedersprisen under Bragepris-utdelingen18:24NorgeFrode Berg ønskes som vitne i spionsøksmål mot staten17:50ReiseKritiserer klimarapport: – Bare turister legger igjen nok penger kan man fortsette å øke utslipp17:39PolitikkNetanyahu tiltales for korrupsjon17:24NorgeFotgjenger påkjørt ved Lørenskog stasjon17:06VerdenTo personer pågrepet på asylmottak i Østfold
Populært