Απόδειξη ότι τα νετρίνα αλλάζουν ταυτότητα φέρουν Νόμπελ φυσικής
Μια περίεργη ταυτότητα που αλλάζει μεταξύ των φανταστικών σωματιδίων που ονομάζονται νετρίνα κέρδισε το Νόμπελ Φυσικής του 2015 για τους ηγέτες μαζικών υπόγειων πειραμάτων στην Ιαπωνία και τον Καναδά. Ο Takaaki Kajita του Πανεπιστημίου του Τόκιο οδήγησε τους ερευνητές που εργάζονταν με τον ανιχνευτή Super-Kamiokande σε ένα ορυχείο ψευδαργύρου 250 χιλιόμετρα βορειοδυτικά της πρωτεύουσας της Ιαπωνίας που έκανε τη βασική του ανακάλυψη το 1998. Ο Arthur McDonald του Queen's University στο Kingston του Καναδά, ηγήθηκε της ομάδας που εργαζόταν με το Παρατηρητήριο Νετρίνων Sudbury (SNO) σε ορυχείο στον Καναδά που επιβεβαίωσε και επεκτάθηκε στο αποτέλεσμα Super-Kamiokande το 2001.
Δύσκολα αλληλεπιδρώντας με άλλη ύλη, τα νετρίνα έρχονται σε τρεις διαφορετικούς τύπους —ηλεκτρόνιο, μιόνιο και ταυ— και οι νικητές του φετινού βραβείου έδειξαν ότι οι τρεις τύποι μπορούν να μεταμορφωθούν ο ένας στον άλλο καθώς τα σωματίδια φερμουάρ με ταχύτητα σχεδόν φωτός. Αυτό, με τη σειρά του, αποδεικνύει ότι το άπιαστο σωματίδιο πρέπει να έχει μάζα. Ερευνητές που εργάζονται με το Super-Kamiokande διαπίστωσαν ότι τα νετρίνα μιονίων, τα οποία παράγονται καθώς σωματίδια υψηλής ενέργειας από το διάστημα χτυπούν την ατμόσφαιρα, αλλάζουν ταυτότητα καθώς ταξιδεύουν. Για να γίνει αυτό, συνέκριναν τον αριθμό των μιονικών νετρίνων που έπεφταν βροχή από ψηλά με εκείνα που έφτασαν σε πολύ μεγαλύτερη απόσταση προς τα πάνω μέσω της Γης και έδειξαν ότι οι αριθμοί ήταν διαφορετικοί, απόδειξη ότι τα νετρίνα είχαν αλλάξει τύπο κατά τη διέλευση.
Οι φυσικοί με το SNO εξέτασαν τα νετρίνα από τον ήλιο, τα οποία ξεκινούν όλα ως νετρίνα ηλεκτρονίων. Ανακάλυψαν ότι στην πορεία μερικά από αυτά τα νετρίνα μετατρέπονται σε νετρίνα μιονίων και ταυ καθώς τα σωματίδια κάνουν ένα ταξίδι 150 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τον ήλιο. Για να το κάνουν αυτό, χρησιμοποίησαν δύο μεθόδους σε έναν ανιχνευτή—μία που θα μπορούσε να ανιχνεύσει μόνο τα νετρίνα ηλεκτρονίων και μία άλλη που θα μετρούσε τη συνολική ροή όλων των νετρίνων.
Και τα δύο πειράματα ήταν μεγάλες συνεργασίες στις οποίες συμμετείχαν εκατοντάδες φυσικοί. "Έχω πολλούς συναδέλφους που μοιράζονται αυτό το βραβείο μαζί μου", είπε ο McDonald στο τηλέφωνο κατά τη διάρκεια της συνέντευξης Τύπου για την ανακοίνωση του βραβείου.
Οι παρατηρήσεις απέδειξαν ότι τα νετρίνα δεν είναι εντελώς χωρίς μάζα, αλλά πρέπει να έχουν κάποιο βάρος. Αυτό συμβαίνει επειδή, σύμφωνα με την ειδική σχετικότητα, τα σωματίδια χωρίς μάζα θα έπρεπε να ταξιδεύουν με ταχύτητα φωτός, οπότε ο χρόνος για αυτά θα σταματούσε και οποιαδήποτε αλλαγή θα ήταν αδύνατη. Τα αποτελέσματα ξεκίνησαν τη μελέτη τέτοιων «ταλαντώσεων νετρίνων», που είναι τώρα μια από τις σημαντικότερες ωθήσεις της σωματιδιακής φυσικής, που περιλαμβάνει τεράστια πειράματα στα οποία τα νετρίνα εκτοξεύονται εκατοντάδες χιλιόμετρα μέσω της Γης σε μακρινούς ανιχνευτές. Η μελέτη τέτοιων ταλαντώσεων θα μπορούσε τελικά να ρίξει φως σε θέματα τόσο θεμελιώδη όσο το πώς το σύμπαν παρήγαγε πολύ περισσότερη ύλη από την αντιύλη.
«Είμαι πολύ ενθουσιασμένος και ακόμα άφωνος», λέει ο σωματιδιακός φυσικός Alfons Weber από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο. "Ήταν έκπληξη, αλλά ίσως δεν είναι τόσο απροσδόκητο. Αυτή είναι μια από τις πολύ μεγάλες ανακαλύψεις." Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τα πειράματα των νέων βραβευμένων με Νόμπελ είναι κάπως αντιφατικά, λέει. "Είναι παράξενο πράγμα στη φύση να αλλάζει το ένα πράγμα σε άλλο. Είναι σαν να πετάς ένα μήλο και κάποιος να πιάνει ένα πορτοκάλι."
Με αναφορά από τον Dan Clery.
