Τα νετρίνα είναι αδύνατα υποατομικά σωματίδια που δημιουργούνται σε μια ευρεία ποικιλία πυρηνικών διεργασιών. Το όνομά τους, που σημαίνει "λίγο ουδέτερο", αναφέρεται στο γεγονός ότι δεν φέρουν ηλεκτρικό φορτίο. Από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος, τα νετρίνα αλληλεπιδρούν μόνο με τη βαρύτητα και την ασθενή δύναμη, που είναι υπεύθυνη για τη ραδιενεργή αποσύνθεση των ατόμων. Έχοντας σχεδόν καθόλου μάζα, φερώνουν τον κόσμο με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός.
Αμέτρητα νετρίνα δημιουργήθηκαν κλάσματα του δευτερολέπτου μετά το Big Bang. Και νέα νετρίνα δημιουργούνται συνεχώς: στις πυρηνικές καρδιές των αστεριών, στους επιταχυντές σωματιδίων και στους ατομικούς αντιδραστήρες στη Γη, κατά τη διάρκεια της εκρηκτικής κατάρρευσης των σουπερνόβων και όταν διασπώνται τα ραδιενεργά στοιχεία. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν κατά μέσο όρο 1 δισεκατομμύριο φορές περισσότερα νετρίνα από τα πρωτόνια στο σύμπαν, σύμφωνα με τον φυσικό Karsten Heeger του Πανεπιστημίου Yale στο New Haven του Κοννέκτικατ.
Παρά την πανταχού παρούσα έκθεσή τους, τα νετρίνα παραμένουν ένα μυστήριο για τους φυσικούς, επειδή τα σωματίδια είναι τόσο σκληρά για να τα πιάσουν. Οι ουδέτεροι ρέουν μέσω των περισσότερων υλικών σαν να ήταν ακτίνες φωτός που διέρχονται από ένα διαφανές παράθυρο, χωρίς να αλληλεπιδρούν με όλα τα άλλα που υπάρχουν. Περίπου 100 δισεκατομμύρια νετρίνα περνούν μέσα από κάθε τετραγωνικό εκατοστό του σώματός σας αυτή τη στιγμή, αν και δεν θα αισθανθείτε τίποτα.
Ανακαλύπτοντας αόρατα σωματίδια
Οι Neutrinos διατυπώθηκαν για πρώτη φορά ως απάντηση σε ένα επιστημονικό αίνιγμα. Στα τέλη του 19ου αιώνα, οι ερευνητές ήταν αινιγματικοί για ένα φαινόμενο γνωστό ως φθορά βήτα, στο οποίο ο πυρήνας μέσα σε ένα άτομο εκπέμπει αυθόρμητα ένα ηλεκτρόνιο. Η αποσύνθεση βήτα φαινόταν να παραβιάζει δύο θεμελιώδεις φυσικούς νόμους: τη διατήρηση της ενέργειας και τη διατήρηση της ορμής. Σε βήτα αποσύνθεση, η τελική διαμόρφωση των σωματιδίων φάνηκε να έχει ελαφρώς πολύ λίγη ενέργεια, και το πρωτόνιο στέκεται ακόμα αντί να χτυπάει προς την αντίθετη κατεύθυνση του ηλεκτρονίου. Δεν ήταν μέχρι το 1930 που ο φυσικός Wolfgang Pauli πρότεινε την ιδέα ότι ένα επιπλέον σωματίδιο μπορεί να πετάει έξω από τον πυρήνα, φέρνοντας μαζί του την έλλειψη ενέργειας και ορμή.
"Έχω κάνει ένα φοβερό πράγμα, έχω υποθέσει ένα σωματίδιο που δεν μπορεί να ανιχνευθεί", είπε ο Pauli σε έναν φίλο, αναφερόμενος στο γεγονός ότι ο υποθετικός του νετρίνο ήταν τόσο φαινομενικός που θα μπορούσε να αλληλεπιδράσει ελάχιστα με τίποτα και θα είχε ελάχιστη ή μη μάζα .
Πάνω από ένα τέταρτο αιώνα αργότερα, οι φυσικοί Clyde Cowan και Frederick Reines έχτισαν έναν ανιχνευτή νετρίνων και το έβαλαν έξω από τον πυρηνικό αντιδραστήρα στον ατομικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής του ποταμού Savannah στη Νότια Καρολίνα. Το πείραμά τους κατάφερε να αποτύχει μερικές εκατοντάδες τρισεκατομμύρια νετρίνων που πετούσαν από τον αντιδραστήρα και ο Cowan και ο Reines με υπερηφάνεια έστειλαν στον Pauli ένα τηλεγράφημα για να τον ενημερώσουν για την επιβεβαίωσή τους. Ο Ράινς κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1995 - οπότε ο Cowan πέθανε.
Αλλά από τότε, τα νετρίνα αψηφούν συνεχώς τις προσδοκίες των επιστημόνων.
Ο ήλιος παράγει κολοσσιακούς αριθμούς νετρίνων που βομβαρδίζουν τη Γη. Στα μέσα του 20ου αιώνα, οι ερευνητές έχτισαν ανιχνευτές για να αναζητήσουν αυτά τα νετρίνα, αλλά τα πειράματα τους εξακολουθούσαν να δείχνουν μια διαφορά, ανιχνεύοντας μόνο το ένα τρίτο των νετρίνων που είχαν προβλεφθεί. Είχε κάτι λάθος με τα μοντέλα του ήλιου των αστρονόμων, ή κάτι παράξενο συνέβαινε.
Οι φυσικοί τελικά συνειδητοποίησαν ότι τα νετρίνα πιθανόν έρχονται σε τρεις διαφορετικές γεύσεις ή τύπους. Το συνηθισμένο νετρίνο ονομάζεται ηλεκτρόνιο νετρίνο, αλλά υπάρχουν και άλλες δύο γεύσεις: ένα νετρίνο μιονίου και ένα νετρίνο tau. Καθώς διέρχονται από την απόσταση μεταξύ του ήλιου και του πλανήτη μας, τα νετρίνα ταλαντώνονται μεταξύ αυτών των τριών τύπων, γι 'αυτό τα αρχικά πειράματα - τα οποία είχαν σχεδιαστεί μόνο για να αναζητήσουν μια γεύση - έλειπαν τα δύο τρίτα του συνολικού τους αριθμού.
Αλλά μόνο τα σωματίδια που έχουν μάζα μπορούν να υποστούν αυτήν την ταλάντωση, αντίθετα με προηγούμενες ιδέες ότι τα νετρίνα ήταν άστεγα. Ενώ οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην γνωρίζουν τις ακριβείς μάζες και των τριών νετρίνων, τα πειράματα έχουν καθορίσει ότι το βαρύτερο από αυτά πρέπει να είναι τουλάχιστον 0.0000059 φορές μικρότερο από τη μάζα του ηλεκτρονίου.
Νέοι κανόνες για τα νετρίνα;
Το 2011, οι ερευνητές στο πείραμα με τα πειράματα OPERA στην Ιταλία έκαναν μια παγκόσμια αίσθηση αναγγέλλοντας ότι είχαν εντοπίσει νετρίνα που ταξιδεύουν ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός - μια δήθεν αδύνατη επιχείρηση. Παρόλο που αναφέρθηκαν ευρέως στα μέσα μαζικής ενημέρωσης, τα αποτελέσματα έλαβαν μεγάλο σκεπτικισμό από την επιστημονική κοινότητα. Λιγότερο από ένα χρόνο αργότερα, οι φυσικοί συνειδητοποίησαν ότι η ελαττωματική καλωδίωση είχε μιμηθεί μια ταχύτερη από το φως διαπίστωση, και τα νετρίνα επέστρεψαν στη σφαίρα των κοσμικών σωματικών σωμάτων.
Αλλά οι επιστήμονες έχουν ακόμα πολλά να μάθουν για τα νετρίνα. Πρόσφατα, οι ερευνητές από το Experiment Mini Neutrino (MiniBooNE) στο Εργαστήριο Fermilab κοντά στο Σικάγο (Fermilab) κοντά στο Σικάγο έδωσαν αναμφισβήτητα στοιχεία ότι ανίχνευσαν έναν νέο τύπο νετρίνο, που ονομάζεται αποστειρωμένο νετρίνο. Ένα τέτοιο εύρημα επιβεβαιώνει μια προηγούμενη ανωμαλία που διαπιστώθηκε στο υγρό σπινθηρογράφητο ουδετεροποιητικό ανιχνευτή (LSND), ένα πείραμα στο Εθνικό εργαστήριο Los Alamos στο Νέο Μεξικό. Τα αποστειρωμένα νετρίνα θα ανεβάσουν όλη τη γνωστή φυσική επειδή δεν ταιριάζουν σε αυτό που είναι γνωστό ως το πρότυπο μοντέλο, ένα πλαίσιο που εξηγεί σχεδόν όλα τα γνωστά σωματίδια και δυνάμεις εκτός από τη βαρύτητα.
Αν τα νέα αποτελέσματα του MiniBooNE υποχωρήσουν, "Αυτό θα ήταν τεράστιο, αυτό θα ξεπερνούσε το πρότυπο μοντέλο, αυτό θα απαιτούσε νέα σωματίδια ... και ένα ολοκαίνουριο αναλυτικό πλαίσιο", δήλωσε η φυσική των σωματιδίων Kate Scholberg του πανεπιστημίου του Duke στο Live Science.
