Dintre toate particulele prezente în modelul standard al particulelor elementare, cele mai misterioase la ora actuală sunt neutrinii. Aceştia au o masă, dar nu ştim cât este aceasta. Ştim însă că neutrinii oscilează, adică se schimbă dintr-un fel de neutrini într-altul. Este tocmai această oscilaţie a neutrinilor cea studiată în cadrul proiectului NOvA, care a obţinut rezultate preliminare extrem de promiţătoare. Neutrinii ne-ar putea ajuta să înţelegem mai bine Universul, de pildă ajutându-ne să răspundem la întrebarea referitoare la cum a fost posibil ca materia să supravieţuiască antimateriei.



Neutrinii sunt particule din cadrul modelului standard al fizicii particulelor elementare fascinante: au spin (sunt deci fermioni), se prezintă în trei categorii şi anume neutrinii electronici, neutrinii miuonici şi neutrinii tauonici şi au masă. Nu ştim însă care este masa neutrinilor. Ştim care sunt limitele superioare pentru fiecare tip de neutrino şi mai ştim că masa nu poate să fie zero, dar cât de mult „cântăresc” neutrinii încă nu ştim.



Aceste microscopice particule au fost şi continuă să fie studiate în cadrul mai multor proiecte de cercetare, atât la acceleratoarele de particule, cât şi la reactoare nucleare sau în laboratoare subterane. În acestea din urmă se măsoară, de exemplu, neutrinii care ajung la noi de la Soare sau din alte procese care au loc în Univers.

Un nou proiect de cercetare, NOvA, din SUA, are însă un obiectiv ambiţios: să măsoare cu precizie oscilaţia neutrinilor care provin de la un accelerator, efectuând măsurători cu detectoare în două puncte diferite, situate la o distanţă de circa 500 mile.

Neutrini de tip miuonic sunt generaţi la Fermilab în Illinois şi imediat după ce sunt generaţi se măsoară chiar acolo la Fermilab numărul de neutrini de tip electronic şi de tip miuonic. Fascicolul de neutrini este trimis spre un laborator în Minnesota (la Ash River) unde un alt detector de particule măsoară din nou raportul între neutrinii de tip electronic şi miuonic şi îl compară cu cel iniţial. Neutrinii ajung în laboratorul din Minnesota călătorind circa 500 mile prin pământ. Cum neutrinii au o probabilitate extrem de mică de a interacţiona cu materia, aceştia călătoresc prin pământ practic fără interacţiuni, doar câţiva dintre miliardele de miliarde de neutrini sunt opriţi de către sol. Inclusiv în detectoarele de la NOvA puţini sunt neutrinii care interacţionează şi sunt detectaţi de către cercetători.

Primele rezultate obţinute de către echipa de cercetători de la NOvA sunt însă promiţătoare: în Minnesota au fost detectaţi 33 neutrini de tip miuonic şi 6 de tip electronic. Dacă neutrinii nu oscilau era de aşteptat să fie observaţi un număr de 201 neutrini miuonici şi doar unul de tip electronic. Alţi neutrini ar fi fost de tip tauonic, însă NOvA nu reuşeşte să măsoare acest tip de neutrini.

Cercetătorii din cadrul proiectului NOvA au observat primele dovezi privind oscilaţia neutrinilor, arătând că extraordinarul detector construit în cadrul proiectului nu doar funcţionează aşa cum a fost planificat, dar şi că face progrese către scopul major: înţelegerea neutrinilor.

Ce anume este oscilaţia neutrinilor? Este un fenomen de natură cuantică care face ca un neutrin de un anumit tip de-a lungul unei călătorii să se poată transforma într-un neutrin de alt tip. Teoria oscilaţiei neutrinilor este relativ complicată, însă ceea ce e de interes pentru noi aici este faptul că acest fenomen se petrece doar dacă neutrinii au masă. A măsura deci oscilaţia neutrinilor este foarte important, întrucât ne va ajuta să măsurăm într-un final masa acestor misterioase particule.

NOvA are capacitatea să măsoare inclusiv oscilaţia antineutrinilor‚ iar acest lucru este foarte util, întrucât ne va arăta dacă neutrinii şi antineutrinii au acelaşi gen de comportament sau, dimpotrivă, oscilaţia antineutrinilor este diferită faţă de cea a neutrinilor. Acest lucru la rândul lui ne va putea îndruma mai bine către rezolvarea misterului dispariţiei antimateriei  din Univers, ţinând cont de faptul că noi credem să imediat după Big Bang exista un număr de antiparticule egal cu cel al particulelor.

Neutrinii împânzesc Universul – există în Univers un număr enorm de neutrini. Masa acestora ar putea să joace un rol important în evoluţia viitoare a Universului spre o expansiune fără final sau, dimpotrivă, spre oprirea acesteia şi iniţierea unui proces de contracţie a Universului.

Pentru mai multe detalii, puteţi citi declaraţia de presă a Fermilab privind descoperirea neutrinilor.