Neutrinos têm uma massa mais de um milhão de vezes inferior à de um eletrão
Os investigadores da experiência KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino) apresentam a medição mais precisa do limite superior da massa do neutrino até à data, estabelecendo-o em 0,45 eletrão-volt (eV) – menos de um milionésimo da massa de um eletrão.
As descobertas reforçam as limitações de uma das partículas fundamentais mais esquivas do Universo e alargam as fronteiras da física para além do Modelo Padrão. Os neutrinos – partículas elementares eletricamente neutras – são as partículas mais abundantes no Universo e existem em três tipos ou “sabores” distintos: neutrino do eletrão, neutrino do muão e neutrino do tau.
Estes sabores oscilam, o que significa que um único neutrão pode transformar-se em cada tipo à medida que viaja, fornecendo provas convincentes de que os neutrinos possuem massa, o que contradiz o pressuposto original do Modelo Padrão de neutrinos sem massa.
No entanto, a sua massa exata continua a ser um dos grandes mistérios da física das partículas. Aqui, Max Aker e a Colaboração KATRIN apresentam os resultados das primeiras cinco campanhas de medição da experiência KATRIN.
A experiência KATRIN determina a massa do neutrino analisando o decaimento beta do trítio. Durante este decaimento, um neutrão transforma-se num protão, emitindo um eletrão e um antineutrino do eletrão – sendo este último a antipartícula do neutrino. Analisando a distribuição da energia total do decaimento entre o eletrão emitido e o antineutrino do eletrão, pode inferir-se a massa do neutrino.
Ao longo de 259 dias entre 2019 e 2021, a Colaboração KATRIN mediu a energia de aproximadamente 36 milhões de eletrões – um conjunto de dados seis vezes maior do que os anteriores. As descobertas estabelecem o limite superior mais rigoroso baseado em laboratório para a massa efetiva do neutrino do elétron, colocando-o em <0,45 eV com um nível de confiança de 90%.
Este resultado marca o terceiro refinamento do limite da massa de neutrinos e melhora o limite anterior por um fator de 2. “A campanha de medição da massa de neutrinos da experiência KATRIN terminará em 2025, depois de atingir 1000 dias de aquisição de dados”, escreve Loredana Gastaldo numa Perspetiva relacionada.
“A análise do conjunto completo de dados obtidos com este grande projeto permitirá estimar a massa efetiva de neutrinos de eletrões próxima do valor projetado de 0,3 eV com um nível de confiança de 90%”, conclui.