Neutrinoid on tabamatud subatomilised osakesed, mis on loodud väga erinevates tuumaprotsessides. Nende nimi, mis tähendab "väheneutraalset", viitab asjaolule, et neil pole elektrilaengut. Universumi neljast põhijõust interakteeruvad neutriinod ainult kahega - gravitatsiooni ja nõrga jõuga, mis vastutab aatomite radioaktiivse lagunemise eest. Kuna massi peaaegu pole, libisevad nad kosmosest läbi peaaegu valguse kiirusel.
Lugematu arv neutriine tekkis murdosa sekundist pärast Suurt Pauku. Ja uusi neutrinoosid luuakse kogu aeg: tähtede tuuma südametes, osakeste kiirendites ja Maa aatomireaktorites, supernoovade plahvatuslikul kokkuvarisemisel ja radioaktiivsete elementide lagunemisel. Connecticuti New Haveni Yale'i ülikooli füüsiku Karsten Heegeri sõnul on universumis keskmiselt miljard korda rohkem neutriinoid kui prootoneid.
Hoolimata nende üldlevinud esinemisest, jäävad neutriinod füüsikute jaoks suuresti saladuseks, sest osakesi on nii raske kinni püüda. Neutrinodest voolab enamus läbi, nagu oleksid need läbipaistvast aknast läbiva kiirtena, mis vaevalt suhestuvad kõige muu olemasolevaga. Teie keha ruutsentimeetrist läbib praegu umbes 100 miljardit neutriino, ehkki te ei tunne midagi.
Nähtamatute osakeste avastamine
Esmalt pandi neutriinod vastuseks teaduslikule mõistatusele. 19. sajandi lõpul olid teadlased hämmingus beeta lagunemise all tuntud nähtuse üle, mille korral aatomi sees olev tuum kiirgab spontaanselt elektroni. Beetalagunemine näis rikkuvat kahte põhilist füüsikalist seadust: energia säästmine ja hoo säilitamine. Beeta lagunemisel näis osakeste lõplikul konfiguratsioonil olevat pisut liiga vähe energiat ja prooton seisis pigem paigal kui koputasin elektroni vastupidises suunas. Alles 1930. aastal pakkus füüsik Wolfgang Pauli välja idee, et mingi lisaosake võib tuumast välja lennata, kandes sellega puuduvat energiat ja hoogu.
"Ma olen teinud kohutavat asja. Olen postuleerinud osakesi, mida pole võimalik tuvastada," ütles Pauli sõbrale, viidates tõsiasjale, et tema hüpoteesitud neutriino oli nii kummituslik, et see suhtleb vaevalt kõigega ja tal on vähe või puudub mass .
Rohkem kui veerand sajandit hiljem ehitasid füüsikud Clyde Cowan ja Frederick Reines neutriinodetektori ja paigutasid selle väljaspool tuumareaktorit Lõuna-Carolinas asuvasse Savannah Riveri aatomielektrijaama. Nende katsel õnnestus kinni haarata mõned sadadest triljonitest reaktorist lendavatest neutriinodest ning Cowan ja Reines saatsid Paulile uhkelt telegrammi, et teda kinnitada. Reines võitis 1995. aastal Nobeli füüsikaauhinna - selleks ajaks oli Cowan surnud.
Kuid sellest ajast alates on neutriinod teadlaste ootusi pidevalt trotsinud.
Päike tekitab kolossaalseid arvulisi neutriine, mis pommitavad Maad. 20. sajandi keskpaigas ehitasid teadlased detektorid nende neutriinode otsimiseks, kuid nende katsed näitasid jätkuvalt lahknevust, tuues vaid umbes ühe kolmandiku ennustatud neutriinodest. Päike astronoomide mudelites oli midagi valesti või juhtus midagi kummalist.
Füüsikud mõistsid lõpuks, et neutriinodel on tõenäoliselt kolm erinevat maitset või tüüpi. Tavalist neutriino nimetatakse elektronneutriinoks, kuid eksisteerib ka kaks muud maitset: müonneutrino ja tau-neutriino. Päikese ja meie planeedi vahelise vahemaa läbimisel võnkuvad neutriinod nende kolme tüübi vahel, mistõttu neil varasetel katsetel - mis olid mõeldud ainult ühe maitseomaduse otsimiseks - jäi puudu kaks kolmandikku nende koguarvust.
Kuid seda võnkumist võivad läbi viia ainult osakesed, millel on mass, vastuolus varasemate ideedega, mille kohaselt neutriinod olid massid. Kuigi teadlased ei tea siiani kõigi kolme neutrino täpseid masse, on katsed kindlaks teinud, et neist kõige raskemad peavad olema vähemalt 0,0000059 korda väiksemad kui elektronide mass.
Uued reeglid neutrinode kohta?
2011. aastal tekitasid Itaalias eksperimendi Emulsion-tRacking Apparat (OPERA) ostsillatsiooniprojekti teadlased ülemaailmse sensatsiooni, teatades, et nad tuvastasid valguse kiirusest kiiremini liikuvad neutriinod - see on väidetavalt võimatu ettevõtmine. Ehkki meedias on neid laialdaselt kajastatud, tervitati tulemusi teadusringkondade suure skeptitsismiga. Vähem kui aasta hiljem mõistsid füüsikud, et vigane juhtmestik jäljendas valgusest kiiremat leidu ja neutriinod läksid tagasi kosmiliselt seaduskuulekate osakeste valdkonda.
Kuid teadlastel on neutriinode kohta veel palju õppida. Hiljuti andsid Chicago lähedal Fermi riikliku kiirendi laboratooriumi (Fermilab) Mini Booster neutrinokatse (MiniBooNE) teadlased veenvaid tõendeid selle kohta, et nad on tuvastanud uut tüüpi neutriino, mida nimetatakse steriilseks neutriinoks. Selline leid kinnitab varasemat anomaaliat, mida nähti New Mexico Mehhiko Los Alamose riiklikus laboris tehtud vedelikstsintillaatori neutrinodetektoris (LSND). Steriilsed neutriinod hõlmaksid kogu teadaolevat füüsikat, kuna need ei sobi standardmudelisse - raamistikku, mis selgitab peaaegu kõiki teadaolevaid osakesi ja jõude, välja arvatud gravitatsioon.
Kui MiniBooNE uued tulemused püsivad, "" See oleks tohutu; see ületaks standardset mudelit; see nõuaks uusi osakesi ... ja täiesti uut analüütilist raamistikku, "rääkis osakeste füüsik Kate Scholberg Duke'i ülikoolist Live Science'ile.
