Ce sunt neutrinii?
Nenumăraţi neutrini au apărut la doar câteva fracţiuni de secundă după Big Bang, iar noi neutrini sunt creaţi mereu: în inimile nucleare ale stelelor, în acceleratoarele de particule şi în reactoarele atomice de pe Pământ, în exploziile supernovelor şi atunci când elementele radioactive se descompun. Ceea ce înseamnă că există de un miliard de ori mai mulţi neutrini decât protoni în Univers, conform fizicianului Karsten Heeger de la Yale University din New Haven, Connecticut.
În ciuda omniprezenţei, neutrinii rămân un mister pentru fizicieni pentru că particulele sunt atât de greu de prins. Neutrinii trec prin multă materie ca şi cum ar fi raze de soare care trec prin geamul unei ferestre, abia interacţionând cu restul materiei. În acest moment, circa 100 de miliarde de neutrini trec prin fiecare centimetru pătrat din corpul tău, scrie Live Science.
Dar prima dată când au fost descoperiţi la începutul secolului al XX-lea, neutrinii au putut rezolva o enigmă a ştiinţei. Cercetătorii încercau să afle procesul de la baza fenomenului de dezintegrare beta, în care nucleul dintr-un atom emite în mod spontan un electron. Dezintegrarea beta pare să încalce două legi fizice fundamentale: conservarea energiei şi conservarea mişcării. Aici, configuraţia finală a particulelor pare să aibă prea puţină energie. Abia în anii ’30, fizicianul Wolfgang Pauli a propus ideea că o particulă necunoscută poate ieşi din nucleu, ducând cu ea energia lipsă.
După mai bine de 25 de ani, fizicienii Clyde Cowan şi Frederick Reines au construit un detector de neutrini şi l-au plasat în afara reactorului nuclear al centralei Savannah River din Carolina de Sud. Experimentul lor a dus la observarea particulelor. Pentru această descoperire, Reines a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1995, prea târziu pentru a-l prinde în viaţă şi pe Cowan.
Neutrinii pot răsturna Modelul Standard
De atunci, neutrinii au depăşit aşteptările oamenilor de ştiinţă. Soarele produce un număr colosal de neutrini care sunt răspândiţi în tot Sistemul Solar. De asemenea, cercetătorii au descoperit că aceştia sunt de trei tipuri (sau arome): electronic (cel obişnuit), muon şi tau. De la Soare la Pământ, aceştia oscilează între cele trei tipuri, de aceea primele experimente elaborate pentru a detecta doar un tip nu au observat restul de două treimi din particule.
Dar doar particulele care au masă pot trece prin aceste oscilaţii, contrazicând deci ideea anterioară că neutrinii ar fi fără masă. Experimentele au determinat că cei mai grei neutrini au masa de 0,0000059 ori mai mică decât masa unui electron.
În afară de aceste aspecte, neutrinii rămân o enigmă, dar mai multe grupuri de cercetare sunt determinate să afle mai multe despre natura acestor particule evazive, deocamdată cu unele succese remarcabile. Spre exemplu, cercetătorii de la Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) de la Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) de lângă Chicago au venit dovezi ale unui nou tip de neutrini, numit neutrin steril. O astfel de descoperire este în concordanţă cu o anomalie văzută la Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), un experiment de la Los Alamos National Laboratory din New Mexico. Neutrinii sterili ar da peste cap fizica pentru că nu se potrivesc cu ceea ce este numit Modelul Standard, un cadru teoretic ce explică aproape toate particulele şi forţele cu excepţia gravitaţiei.
Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole: