物理学：これまでで最も低いニュートリノ質量の上限
Nature Physics
Physics: Smallest neutrino mass recorded
素粒子の1つである反電子ニュートリノの質量が、0.9電子ボルト以下、つまり1.6×10^−36キログラム以下であることを明らかにした論文が、Nature Physics に掲載される。
ニュートリノは、相互作用が弱く電荷を持たない粒子で、電子ニュートリノ、ミューオンニュートリノ、タウニュートリノという3つの異なるタイプがある。ニュートリノの質量は、他の大半の素粒子と比べて極めて小さい。ニュートリノ振動によってニュートリノに質量があることが示されているが、その実際の質量は分かっていない。
今回、KATRINコラボレーションは、トリチウムという放射性同位元素を調べた。この元素は、崩壊してヘリウム、電子、反電子ニュートリノ（電子ニュートリノの反粒子）になる。この崩壊の最大エネルギー分布は、ニュートリノの質量に応じて異なる可能性がある。著者たちは、別の種類の放射性崩壊の悪影響を減らしながら、トリチウムの崩壊数を増やすことで、反電子ニュートリノの有効質量が0.9電子ボルト以下、つまり1.6×10^−36キログラム以下であることを示すことができた。
この結果と、KATRINコラボレーションの最初の組織的な実験の結果を組み合わせることで、ニュートリノ質量がより正確に得られるようになり、ニュートリノに対する理解が少しずつ深まっている。
The mass of the electron antineutrino — a type of elementary particle — has been determined as below one electronvolt or 1.6 × 10^–36 kg, according to a paper published in Nature Physics.
Neutrinos are weakly interacting, uncharged particles that come in three different types: the electron, muon and tau neutrinos. Compared to those of most other elementary particles, neutrino masses are tiny. Although neutrino oscillations have shown that neutrinos have mass, their actual masses are unknown.
The KATRIN collaboration studied tritium, a radioactive isotope that decays into helium, an electron and an electron antineutrino — the antiparticle of an electron neutrino. Depending on the mass of the neutrino, the maximal energy distribution of the decay can differ. By increasing the number of tritium decays —while reducing contaminations from other types of radioactive decay — the team were able to reveal the effective mass of the electron antineutrino to be less than 0.8 electronvolt or 1.6 × 10^–36 kg.
Combining this result with measurements from KATRIN’s first campaign has allowed the mass of neutrinos to be refined, advancing our understanding of neutrinos little by little.
doi: 10.1038/s41567-021-01463-1
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