Neutrina są najbardziej chyba nieuchwytnymi cząstkami badanymi przez fizyków. Prawie w ogóle nie oddziałują z materią. Po prostu przez nią przenikają. Zupełnie tak, jak gdyby była dla nich przezroczysta. Nie stanowią dla nich żadnej przeszkody ciała niebieskie jak i olbrzymie odległości (które pokonują z prędkością zbliżoną do prędkości światła). Powstają w czasie reakcji jądrowych, nie mają ładunku i posiadają nieskończenie małą masę. Neutrina występują w trzech odmianach. Najlepiej poznane są tzw. neutrina elektronowe, ale oprócz nich istnieją jeszcze neutrina taonowe i mionowe. I to właśnie różne odmiany tej samej cząstki były przez 30 lat powodem zamieszania nazwanego tajemnicą neutrin słonecznych. Ale zanim o tajemnicy.

PH20-water-withboat-apr23-wm-small

Wnętrze ogromnego detektora neutrin Super-Kamiokande. Wydrążony we wnętrzu góry mieści 50 000 ton superczystej wody. Widoczne na zdjęciu bańki to fotopowielacze, które rejestrują subtelne błyski światła. Te powstają wtedy, gdy neutrino zderzy się z jądrem atomowym.

Dlaczego ich badanie jest tak ważne? Na prawdę zasługuje aż na Nagrodę Nobla?  Neutrina są być może najliczniejszą grupą cząstek jakie „zasiedlają” nasz wszechświat. W ciągu każdej sekundy, przez nasze ciała przenika ich kilkadziesiąt miliardów. Abstrakcyjnie dużo. Skoro chcemy poznać wszechświat, skoro mamy ambicje by go zrozumieć, nie poradzimy sobie bez wiedzy o neutrinach. Przez lata uważano, że są to cząstki bezmasowe, czyli, że w ogóle nie mają masy. W rzeczywistości ważą, choć tyle co nic. W przypadku tak małych i ulotnych obiektów trudno mówić o precyzyjnym pomiarze masy, ale szacunkowo masę neutrin określa się na dziesiąte części elektronowolta, a to mnie niż jedna miliardowa część masy atomu wodoru. Abstrakcyjnie mało.

A wracając do tajemnicy neutrin słonecznych. Naukowcy doskonale wiedzą w wyniku jakich reakcji we wnętrzu Słońca powstaje jeden z rodzajów neutrin, czyli neutrina elektronowe. Z dużą precyzją można policzyć ile neutrin elektronowych powinno trafiać na Ziemię i ile powinno być rejestrowanych. Przez lata problem polegał jednak na tym, że te przewidywania teoretyczne nijak się miały do danych eksperymentalnych. Neutrin elektronowych na Ziemi rejestrowano o wiele mniej (aż o ok. 70 proc. mniej) niż powinno ich być. Możliwości były dwie. Albo reakcje, które wg. fizyków powinny zachodzić w jądrze Słońca wcale tam nie zachodzą i dlatego o wiele mniej neutrin elektronowych dociera do Ziemi, albo w czasie swojej podróży pomiędzy gwiazdą a naszą planetą coś z neutrinami się dzieje. Ostatecznie okazało się, że fizycy mieli rację co do procesów zachodzących w Słońcu. One po prostu oscylują – czyli zmieniają swoje właściwości. Zamieniają się pomiędzy sobą postaciami. Jedne neutrina spontanicznie, zmieniają się w inne. W naszym świecie dużych przedmiotów to zdolność mocno abstrakcyjna. Jak można ją sobie wyobrazić? A można sobie wyobrazić spadające z drzewa jabłko, które w czasie lotu ku powierzchni gruntu spontanicznie zamieni się w śliwkę, po to by ostatecznie upaść na trawę jako gruszka? Takie właśnie są neutrina. Abstrakcyjne.  Zamiast badać jeden rodzaj neutrin docierających do Ziemi,  zaczęto przyglądać się im wszystkim na raz. Tym razem, wszystko się zgadzało. To było ostateczne potwierdzenie tzw. oscylacji neutrin.

Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

 

 

 

Tomasz Rożek