Iga päeva sekundit pommitavad teid triljonid triljonid subatomaatsed osakesed, dušši all kosmosesügavusest. Nad puhuvad sinust läbi kosmilise orkaani tugevusega, lõhkedes peaaegu valguse kiirusel. Neid tuleb kogu taevast, igal ajal päeval ja öösel. Nad tungivad Maa magnetvälja ja meie kaitsekeskkonda nagu nii palju võid.
Ja veel, juukseid teie pealael ei värvita isegi.
Mis toimub?
Väike neutraalne
Neid pisikesi täppe nimetatakse neutriinodeks - termini, mille geniaalne füüsik Enrico Fermi lõi 1934. aastal. See sõna on ebamääraselt itaalia keeles "väheneutraalne" ja nende olemasolu hüpoteesiks oli väga kurioosse tuumareaktsiooni seletamiseks.
Mõnikord tunnevad elemendid pisut… ebastabiilsust. Ja kui nad liiga kauaks üksi jäetakse, kukuvad nad kokku ja muudavad end millekski muuks, milleks on perioodilise tabeli pisut kergem. Lisaks hüppaks välja väike elektron. Kuid 1920. aastatel leidsid nende lagunemiste hoolikad ja üksikasjalikud vaatlused pisikesi, nigelaid lahknevusi. Koguenergia oli protsessi alguses natuke suurem kui väljuv energia. Matemaatika ei andnud tulemusi. Kummaline.
Nii et mõned füüsikud rebisid riidest uhiuue osakese. Midagi puuduva energia kandmiseks. Midagi väikest, midagi kerget, midagi tasuta. Midagi, mis võiks nende detektoritest märkamatult läbi libiseda.
Väike, neutraalne. Neutriino.
Nende olemasolu kinnitamiseks kulus veel paarkümmend aastat - nii libedad, kavalad ja tigedad nad on. Kuid 1956. aastal liitusid neutriinod teadaolevate, mõõdetud ja kinnitatud osakeste kasvava perega.
Ja siis läksid asjad veidraks.
Lemmik maitseaine
Probleem sai alguse õllemüüri avastamisest, mis juhtus juhuslikult umbes samal ajal, kui neutriinoidee hakkas teoks saama: 1930ndad. Muon on peaaegu täpselt nagu elektron. Sama tasu. Sama keerutus. Kuid see on erinev ühel üliolulisel viisil: see on raskem, üle 200 korra massiivsem kui tema õde-vend, elektron.
Kuud osalevad oma reaktsioonides, kuid ei kesta kaua. Muljetavaldava mahu tõttu on nad väga ebastabiilsed ja lagunevad kiiresti väiksemate bittide duššideks (siin tähendab "kiire" mikrosekundi või kahe jooksul).
See kõik on hästi ja nii, siis miks kuulevad mündid neutriino juttu?
Füüsikud märkasid, et neutriino olemasolule viitavatel lagunemisreaktsioonidel oli alati elektron välja ja mitte kunagi müon. Teistes reaktsioonides hakkaksid välja koonid ja mitte elektronid. Nende leidude selgitamiseks põhjendasid nad sellega, et neutriinod ühinesid nendes lagunemisreaktsioonides alati elektronidega (ja mitte ühegi teise neutriinoga), samal ajal kui elektron peab paaruma müoniga veel avastamata neutriino tüübiga ... Lõppude lõpuks, elektron -sõbralik neutriino ei suudaks seletada müoni sündmuste tähelepanekuid.
Ja nii jaht jätkus. Ja edasi. Ja edasi. Alles 1962. aastal said füüsikud lõpuks lukku teist tüüpi neutriino. Seda nimetati algselt "neutretoks", kuid ratsionaalsemad pead valitses skeem nimetada seda müoonneutriinoks, kuna see sidus end alati müoniga reageerides.
Tao tee
Olgu, nii et kaks kinnitatud neutriino. Kas loodus oli meie jaoks rohkem varuks? 1975. aastal sõelusid Stanfordi lineaarkiirendi keskuse teadlased vapralt läbi monotoonsete andmetega mägede, et paljastada krapsakale elektronile ja kopsakale müonile veel raskem õde - õõvastav tau, kes oli sisse lülitatud ilmatu 3500-kordse elektronimassiga. . See on suur osake!
Nii et kohe tekkis küsimus: kui seal on kolme osakese perekond, elektron, müon ja tau ... kas võiks olla ka kolmas neutriino, et selle uue olendiga paarituda?
Võib-olla võib-olla mitte. Võib-olla on seal lihtsalt kaks neutriino. Võib-olla on neid neli. Võib-olla 17. Loodus pole varem täpselt meie ootusi täitnud, nii et pole põhjust praegu alustada.
Kui jätsid vahele palju õudseid detaile, siis aastakümnete jooksul veensid füüsikud mitmesuguseid katseid ja tähelepanekuid kasutades, et kolmas neutriino peaks olemas olema. Kuid alles aastatuhande servas, 2000. aastal, sai Fermilabis spetsiaalselt loodud eksperiment (mida humoorikalt nimetatakse DONUTi eksperimendiks NU Tau otseseks vaatluseks ja ei, ma ei tee seda üles) lõpuks piisavalt kinnitatud vaateid tuvastamise õigustamiseks.
Kummituste tagaajamine
Miks me siis nii väga hoolime neutriinodest? Miks oleme neid jälitanud juba üle 70 aasta, enne Teist maailmasõda tänapäeva? Miks on teadlaste põlvkonnad neid väikeseid, neutraalseid nii lummatud?
Põhjus on see, et neutriinod elavad jätkuvalt väljaspool meie ootusi. Pikka aega polnud me isegi kindlad, et need olemas on. Pikka aega olime veendunud, et nad on täiesti massikad, kuni katsed tüütult avastasid, et neil peab olema mass. Täpselt "kui palju" jääb tänapäevaseks probleemiks. Ja neutriinodel on see tüütu komme reisides iseloomu muuta. Täpselt nii, kuna neutriino rändab lendu, võib see vahetada maske kolme maitse vahel.
Võib-olla leidub seal veel täiendavat neutriino, mis ei osale tavapärastes interaktsioonides - steriilse neutriino nime all, mida füüsikud näljaselt jahivad.
Teisisõnu, neutriinod seavad pidevalt proovile kõike, mida me füüsikast teame. Ja kui on vaja ühte asja nii minevikus kui ka tulevikus, on see hea väljakutse.
Paul M. Sutter on astrofüüsik juures Ohio Riiklik Ülikool, host Küsi kosmosemehelt ja Kosmoseraadio, ja artikli autor Sinu koht universumis.
