Dostrzeżono oscylację neutrin w Fermilab

Naukowcy z Fermilab pracujący przy eksperymencie NOvA wysyłają wiązkę neutrin, a następnie po pokonaniu przez nie trasy 800 kilometrów (nie potrzebują one do tego żadnego tunelu, bo swobodnie przenikają przez materię) wyłapują je i badają ponownie. I ostatnio udało im się po raz pierwszy zarejestrować oscylację tych cząstek.

Naukowcy z Fermilab pracujący przy eksperymencie NOvA wysyłają wiązkę neutrin, a następnie po pokonaniu przez nie trasy 800 kilometrów (nie potrzebują one do tego żadnego tunelu, bo swobodnie przenikają przez materię) wyłapują je i badają ponownie. I ostatnio udało im się po raz pierwszy zarejestrować oscylację tych cząstek.

Neutrina posiadają trzy tak zwane stany zapachowe, w których łączą się z elektronem (neutrino elektronowe), lub cięższymi leptonami - mionem (neutrino mionowe) lub taonem (neutrino taonowe). Cząstki te oscylują - a więc potrafią samoczynnie zmieniać swój stan zapachowy, co udało się właśnie zarejestrować w ramach eksperymentu NOvA.

Wiązka neutrin wysyłana z Fermilab składała się praktycznie wyłącznie z neutrin mionowych, lecz pod dotarciu do celu - do ważącego 14 tysięcy ton detektora w Ash River, w Minnesocie - okazało się, że większość z nich zmieniła stan. Gdyby takie zmiany nie nastąpiły naukowcy przewidywali zarejestrowanie 201 neutrin mionowych (detektor wyłapuje bardzo niewielką część wystrzelonych cząstek - muszą one wpaść na jeden ze scyntylatorów, substancji emitujących światło pod wpływem zderzenia z neutrinem; emitowane światło następnie jest wychwytywane przez światłowód), podczas gdy było ich tylko 33.

Już to potwierdza oscylacje neutrin, ale dodatkowo gdyby one nie występowały to na miejscu zarejestrowano by jedno neutrino elektronowe - było ich jednak sześć, te dodatkowe musiały powstać w trakcie zmiany stanu przez neutrina mionowe wystrzelone na początku trasy.

A zatem potwierdzenie działania NOvA daje nam nadzieję na lepsze zrozumienie natury neutrin. Do dziś cząstki te są bowiem bardzo tajemnicze - nie wiemy nawet który z jego rodzajów jest najcięższy, a który najlżejszy - bez tej wiedzy nie jesteśmy nawet w stanie ustalić jak neutrina masę zyskują. Jest ona konieczna także do rozwiązania bardzo ważnego problemu kosmologii - aby wyjaśnić dlaczego antymateria jest we Wszechświecie tak rzadka, skoro na samym początku istnienia Wszechświata miała jej istnieć taka sama ilość jak materii.

Źródło: Fermilab