Sukces fizyków! Neutrina jednak oscylują

Po ponad trzech latach pracy i miliardach miliardów cząstek przesłanych między Szwajcarią a Włochami, fizycy po raz pierwszy bezpośrednio zaobserwowali zjawisko przemiany jednego typu neutrina w inne.

Neutrina to tajemnicze cząstki elementarne. Bardzo słabo oddziałują z materią, przez co niezwykle trudno je obserwować i badać. Według dzisiejszej wiedzy, występują w trzech odmianach (przez fizyków zwanych „zapachami”). Mamy więc neutrino elektronowe, mionowe oraz taonowe. Od kilkudziesięciu lat fizycy przypuszczali jednak, że zapach nie jest takiej cząstce dany raz na zawsze. Tzw. oscylacja neutrin to kwantowomechaniczny proces, w którym przykładowo neutrino mionowe z coraz większym prawdopodobieństwem staje się neutrinem taonowym, by po pewnym czasie ponownie przyoblec się w zapach mionowy. Znany był szereg pośrednich dowodów na istnienie tej kwantowej alchemii. Teraz fizycy skupieni w eksperymencie OPERA donoszą, że przyłapali neutrino-kameleona "na gorącym uczynku".

OPERA to wspólny projekt Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) oraz Laboratorium Narodowego w Gran Sasso (LNGS). W doświadczeniu tym za pomocą akceleratora SPS w CERN-ie pod Genewą generowana jest wiązka neutrin mionowych, wycelowana w odległy o 732 km detektor we włoskim Gran Sasso. Tam drobny ułamek cząstek (ze względu na ich słabe oddziaływanie z materią) udaje się zarejestrować i zidentyfikować ich zapach. 31 maja br. ogłoszono, że oto w stogu CERN-owskich neutrin mionowych znaleziono taonową igłę. Jak zapewnia rzecznik projektu OPERA Antonio Ereditato:

Jesteśmy przekonani, że ta pierwsza obserwacja wkrótce pociągnie za sobą kolejne, które w pełni ujawnią naturę zjawiska oscylacji neutrin.

Antonio Ereditato

Fakt, że neutrina wykazują tą własność, ma doniosłe znaczenie w fizyce teoretycznej. Wymaga ona bowiem, aby cząstki te posiadały masę (spoczynkową), co z kolei kłóci się z Modelem Standardowym cząstek elementarnych opisującym neutrina jako bezmasowe. Odkrycie może przyczynić się do sformułowania nowej, głębszej teorii podstawowych składników materii.

Materiał filmowy opisujący eksperyment OPERA i jego odkrycie: