CERN przeprowadza przełomowy eksperyment dotyczący neutrin
Współczesna fizyka zrobiła gigantyczny krok naprzód w dniu 11 września, gdy naukowcy w CERN, Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych, rozpoczęli wysyłanie wiązki neutrin poprzez Ziemię do odległego o 730 km laboratorium Gran Sasso w pobliżu Rzymu we Włoszech. Eksperyment jest częścią światowej inicjatywy, która ma umożliwić zrozumienie natury tych cząstek, o których sądzi się - jakkolwiek nigdy nie były przedmiotem bezpośrednich obserwacji - że zawierają tajemnice pochodzenia i ewolucji naszego Wszechświata. Neutrina są niewidocznymi cząstkami elementarnymi, które powstają w wyniku reakcji jądrowych wewnątrz gwiazd. Po fotonach są one najliczniej występującym rodzajem cząstek we wszechświecie. Z uwagi na to, iż wchodzą one tak słabo w reakcje z innymi cząstkami, neutrina mogą przenikać przez materię pozostawiając niewielki ślad lub całkowicie bez śladu, co sprawia, że są bardzo trudne do wychwycenia. W każdej sekundzie, w dzień i w nocy, Ziemię przenikają biliony neutrin. Naukowcy sądzą, że dzięki tej słabej interakcji z innymi cząstkami, neutrina przenoszą nieskażone informacje na temat supernowych. Zrozumienie tych informacji jest kluczem do zrozumienia naszego wszechświata. Uważa się, że neutrina oscylują pomiędzy trzema różnymi "rodzajami": neutrinami elektronowymi, mionowymi i taonowymi. Naukowcy liczą na to, że laboratorium Gran Sasso będzie w stanie wychwycić przekształcenie neutrin mionowych w taonowe, czyli zjawisko, którego dotychczas nigdy nie zaobserwowano. Neutrina mionowe opuszczające CERN będą generowane w wyniku zderzenia pomiędzy rozpędzoną wiązką protonów i specjalnym celem. Neutrina mionowe wygenerowane w czasie tego zderzenia pokonają dystans 730 km do Gran Sasso w ciągu 2,5 milisekundy, czyli z prędkością bliską prędkości światła. W Gran Sasso naukowcy liczą na to, że wychwycą niewielką liczbę neutrin taonowych, które powstaną po drodze w wyniku przekształcenia się neutrin mionowych. Na podstawie wyliczeń przewiduje się, że wśród miliardów neutrin mionowych docierających do Gran Sasso wychwyconych zostanie około 15 neutrin taonowych. Wychwycenie tych neutrin taonowych przez laboratorium Gran Sasso jest elementem odróżniającym omawiany eksperyment od innych eksperymentów w USA i w Japonii, w ramach których zazwyczaj mierzono raczej liczbę neutrin mionowych, które znikają, a nie liczbę neutrin taonowych, które się pojawiają. W Gran Sasso znajdują się dwa detektory neutrin, o nazwie Opera i Icarus. Aktualnie działa jedynie 1800-tonowy detektor Opera - "widzi" on neutrina wykorzystując płyty fotograficzne do wykrywania interakcji pomiędzy ołowiem i neutrinami. Detektor Icarus będzie wykorzystywał 600 ton argonu w celu wychwytywania neutrin. - Obecnie neutrina stają się jednym z centralnych zagadnień fizyki cząstek elementarnych - powiedział Atsuto Suzuki, dyrektor generalny High Energy Accelerator Research Organization (KEK) i były rzecznik KamLAND, innego detektora neutrin, który odkrył neutrina generowane w środku Ziemi. - W tej dziedzinie istnieje szereg fascynujących wyzwań. Jednym z najważniejszych kamieni milowych w rozwoju fizyki neutrin jest potwierdzenie w drodze eksperymentu, że oscylacja neutrin mionowych do neutrin taonowych jest tym zjawiskiem, jakie odkryto w trakcie obserwacji neutrin atmosferycznych. Bardzo się cieszę, że eksperymenty CERN i Gran Sasso wkrótce udzielą odpowiedzi na to istotne pytanie. Eksperymenty te posłużą naukowcom do rozstrzygnięcia kwestii, czy neutrina posiadają masę, a jeżeli tak, czy ta masa jest zróżnicowana w zależności od rodzaju neutrina. Aktualna teoria utrzymuje, że neutrina są bezmasowe, ponieważ ciężko wchodzą w reakcje z inną materią. - Istnienie masy w przypadku tych cząstek rzuca światło na niektóre z najważniejszych problemów współczesnej fizyki - wyjaśnia Roberto Petronzio, prezes włoskiego Krajowego Instytutu Fizyki Jądrowej (INFN), w którym znajduje się laboratorium Gran Sasso. - Na przykład, istnienie masy neutrin pomogłoby wyjaśnić tak zwaną asymetrię pomiędzy materią i antymaterią, to znaczy dominację materii we Wszechświecie, pomimo prawie całkowitego podobieństwa ich podstawowych interakcji.
Kraje
Szwajcaria