A neutrinok megsemmisíthető szubatomi részecskék, amelyek sokféle nukleáris folyamatban keletkeznek. Nevük, ami "kicsit semleges" jelent, arra utal, hogy nincsenek elektromos töltésük. Az univerzum négy alapvető ereje közül a neutrinók csak két gravitációval és a gyenge erővel lépnek kölcsönhatásba, amely az atomok radioaktív bomlásáért felelős. Mivel szinte nincs tömegük, szinte a fénysebességgel átugorják a kozmoszt.
Számtalan neutrinó jött létre egy másodperces törtekben a Nagyrobbanás után. És folyamatosan új neutrinók jönnek létre: a csillagok nukleáris szívében, a részecskegyorsítókban és az atomreaktorokban a Földön, a szupernóvák robbanásszerű összeomlásakor és amikor a radioaktív elemek bomlanak. Ez azt jelenti, hogy Karsten Heeger, a Connecticuti New Havenben található Yale Egyetem fizikusa szerint az univerzumban átlagosan 1 milliárdszor több neutrínót tartalmaz, mint a protonok.
Mindennaposságuk ellenére a neutrinók nagyrészt rejtély maradnak a fizikusok számára, mivel a részecskéket annyira nehéz elkapni. A neutrínók a legtöbb anyagon átfolynak, mintha fénysugár lenne, átmenő egy átlátszó ablakon, alig kölcsönhatásba lépve a létező összes másnel. Kb. 100 milliárd neutrinó halad át a test minden négyzetcentiméterén, bár nem érzel semmit.
Láthatatlan részecskék felfedezése
A neutrinokat először a tudományos rejtélyre adott válaszként jelölték meg. A 19. század végén a kutatók zavarba hozták egy béta-bomlásnak nevezett jelenséget, amelyben az atom belsejében lévő atom spontán elektronot bocsát ki. A béta-bomlás két alapvető fizikai törvényt sértett: az energiamegtakarítást és a lendület megőrzését. Béta-bomlás esetén a részecskék végső konfigurációjának kissé kevés energiája volt, és a proton nem mozog, hanem az elektron ellenkező irányába kopogtatott. Csak 1930-ban Wolfgang Pauli fizikus javasolta azt az elképzelést, hogy egy részecske esetleg repül ki a magból, és magával hordozza a hiányzó energiát és lendületet.
"Szörnyű dolgot csináltam. Posztuláltam egy olyan részecskét, amelyet nem lehet felismerni" - mondta Pauli egy barátjának, utalva arra a tényre, hogy feltételezett neutrinója olyan kísérteties volt, hogy alig interakcióba lép semmivel, és kevés vagy tömeg nélküli lesz. .
Több mint egy negyed évszázaddal később, a fizikusok Clyde Cowan és Frederick Reines egy neutrinodetektorot építettek, és a nukleáris reaktor előtt helyezte el a dél-karolinai Savannah River atomerőműben. Kísérletüknek sikerült elragadni a reaktorból repülõ több száz billió neutrínó közül néhányat, és Cowan és Reines büszkén küldött Pauli-nak táviratot, hogy tájékoztassák megerõsítésérõl. Reines 1995-ben elnyeri a fizikai Nobel-díjat - addigra Cowan meghalt.
De azóta a neutrinók folyamatosan megtévesztik a tudósok elvárásait.
A nap óriási számú neutrínót termel, amelyek bombázzák a Földet. A 20. század közepén a kutatók detektorokat építettek ezen neutrinók keresésére, de kísérleteik folyamatosan mutattak eltérést, és a jósolt neutrinóknak csak körülbelül egyharmadát fedezték fel. Vagy valami nincs rendben a csillagászok napfényképeivel, vagy valami furcsa zajlik.
A fizikusok végül rájöttek, hogy a neutrinók valószínűleg három különböző ízben vagy típusban vannak. A közönséges neutrinót elektronneutronónak nevezik, de két másik íz is létezik: muonneutrino és tau taurinó. A nap és a bolygónk közötti távolságon áthaladva a neutrinók e három típus között osztoznak, ezért azok a korai kísérletek - amelyeket csak egy íz keresésére terveztek - hiányoztak teljes számuk kétharmadában.
De csak a tömegű részecskék mennek keresztül ezen rezgésen, ellentmondva a korábbi gondolatoknak, miszerint a neutrinók tömegesek. Míg a tudósok még mindig nem tudják mindhárom neutrinó pontos tömegét, a kísérletek azt mutatták, hogy a legnehezebbeknek legalább 0,0000059-szer kisebbnek kell lenniük, mint az elektron tömege.
Új szabályok a neutrinókra?
2011-ben az olaszországi emulzió-tRacking készülékekkel (OPERA) végzett oszcillációs projekt kutatói világszerte szenzációt váltottak ki azzal, hogy bejelentették, hogy a fénysebességnél gyorsabban haladó neutrinokat észleltek - ez állítólag lehetetlen vállalkozás. Noha a médiában széles körben ismertették, az eredményeket a tudományos közösség nagy szkepticizmussal fogadta. Kevesebb mint egy évvel később a fizikusok rájöttek, hogy a hibás huzalozás a fénynél gyorsabb észlelést utánozta, és a neutrinók visszatértek a kozmikusan törvényt betartó részecskék birodalmába.
De a tudósoknak még sokat kell tanulniuk a neutrinókról. A közelmúltban, a Chicago közelében fekvő Fermi Nemzeti Gyorsító laboratórium (Fermilab) kutatói a Mini Booster Neutrino Kísérletből (MiniBooNE) bizonyító erejű bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy új típusú neutrinokat fedeztek fel, az úgynevezett steril neutrinót. Ez a megállapítás megerősíti egy korábbi rendellenességet, amelyet a folyékony szcintillátor neutrinodetektoránál (LSND) találtak, amely egy kísérlet volt az új mexikói Los Alamos nemzeti laboratóriumban. A steril neutrinók az összes ismert fizikát felhalmoznák, mivel nem férnek bele a Standard modell néven, egy olyan keretrendszerbe, amely szinte az összes ismert részecskét és erőt megmagyarázza, a gravitáció kivételével.
Ha a MiniBooNE új eredményei visszatartják: "Ez hatalmas; ez meghaladja a standard modellt; ehhez új részecskékre és egy teljesen új analitikai keretre lenne szükség" - mondta Kate Scholberg, a Duke Egyetem részecskefizikája a Live Science-nek.
