أفاد علماء فيزياء من تعاون KATRIN بأنه لا يوجد دليل على نيوترينو عقيم في تحليل دقيق لبيانات تحلل التريتيوم. النتائج، المنشورة في Nature، تناقض ادعاءات تجريبية سابقة وتعزز الحجة ضد نوع رابع من النيوترينو. التجربة، المقرها في ألمانيا، تواصل جمع المزيد من البيانات لاختبارات إضافية.
النيوترينو، من أكثر الجسيمات وفرة في الكون، صعب الاكتشاف بشكل شهير. نموذج القياسي لفيزياء الجسيمات يعترف بثلاثة أنواع، لكن الشذوذ في التجارب اقترحت منذ زمن طويل إمكانية وجود رابع، يُدعى نيوترينو عقيم، والذي يتفاعل بشكل أضعف بكثير وقد يقلب فهمنا للفيزياء الأساسية.
تجربة كارلسروه تريتيوم نيوترينو (KATRIN)، الموجودة في معهد تكنولوجيا كارلسروه في ألمانيا، مصممة لقياس كتلة النيوترينو بفحص طاقات الإلكترونات من تحلل بيتا التريتيوم. تمتد لأكثر من 70 مترًا، وتتميز بمصدر تريتيوم، ومطياف عالي الدقة، وكاشف. تعمل منذ 2019، وقد أجرت KATRIN الآن البحث المباشر الأكثر حساسية عن نيوترينو عقيم حتى الآن.
بتحليل بيانات من 259 يومًا بين 2019 و2021، والتي شملت حوالي 36 مليون إلكترون، لم يجد الفريق تشوهات في طيف طاقة الإلكترونات التي تشير إلى نيوترينو عقيم. هذه النتيجة تستبعد نطاقًا واسعًا من إمكانيات النيوترينو العقيم المشار إليها في تجارب المفاعلات وغاليوم السابقة، وتعارض مباشرة ادعاءات تجربة Neutrino-4.
"نتيجتنا الجديدة تكمل تمامًا تجارب المفاعلات مثل STEREO"، قال ثييري لاسير من Max-Planck-Institut für Kernphysik، الذي قاد التحليل. "بينما تكون تجارب المفاعلات أكثر حساسية لفصل كتلة عقيم-نشط أقل من بضع eV²، تستكشف KATRIN النطاق من بضع إلى مئات eV². معًا، يستبعد النهجان الآن نيوترينو عقيم خفيف يختلط بشكل ملحوظ مع أنواع النيوترينو المعروفة."
يضمن الخلفية المنخفضة لـKATRIN قياسات نظيفة عند نقطة إنشاء النيوترينو، خلافًا لدراسات التذبذب التي تتبع التغييرات على مسافة. تخطط التعاون لجمع بيانات حتى 2025، بهدف أكثر من 220 مليون إلكترون لتعزيز الدقة بعامل ستة، وفقًا للمتحدثة المشتركة كاثرين فاليريوس من KIT.
ترقية في 2026 ستُدخل كاشف TRISTAN لاستكشاف نيوترينو عقيم أثقل، ربما في نطاق keV المرتبط بالمادة المظلمة. "سيفتح هذا الإعداد الجديد نافذة جديدة على نطاق كتل keV، حيث قد تشكل النيوترينو العقيم مادة الكون المظلمة"، أشارت المتحدثة المشتركة سوزان ميرتنز من Max-Planck-Institut für Kernphysik.
تشمل أكثر من 20 مؤسسة من سبع دول، وتُجسد KATRIN التعاون العلمي الدولي في فيزياء الجسيمات.