NeutrinoAvansând o ipoteză îndrăzneaţă, în anii '30 ai secolului trecut fizicianul Wolfgang Pauli propune ca "remediu disperat" pentru una din problemele fizicii vremii existenţa unei noi particule elementare, neutră din punct de vedere electric şi cu masă extrem de mică. Enrico Fermi îi dă în anul 1933 numele de neutrino.

 

 

Ipoteza lui Pauli

Fascinanta poveste a neutrinului începe la 4 decembrie 1930, atunci când fizicianul austriac Wolfgang Pauli, într-o scrisoare adresată participanţilor la un congres internaţional de fizică ce avea loc în Germania, la Tübingen, propunea existenţa unei noi particule elementare drept "remediu disperat" pentru una dintre problemele majore ale fizicii de la vremea respectivă.

 

Wolfgang Pauli

Wolfgang Pauli (1900-1958)

Credit: wikimedia.org

 


Wolfgang Pauli studia pe atunci dezintegrarea radioactivă beta, care nu era bine înţeleasă, ridicând probleme atât din punct de vedere al spectrului electronului emis de nucleul atomic radioactiv, unul continuu (distribuţia de energie a electronului emis în timpul dezintegrării beta este continuă), cât şi din punct de vedere al legilor de conservare a energiei.

Într-un act ştiinţific de mare curaj, Pauli propunea existenţa acestei noi particule elementare, neutră din punct de vedere electric, care ar fi expulzată şi ea în urma dezintegrării beta, şi pe care austriacul o numeşte neutron (în 1930 neutronul, nucleonul cunoscut de noi astăzi, nu fusese încă descoperit). Deficitul de energie, observat la studierea dezintegrării beta era explicat prin introducerea acestui aşa-zis "neutron".

 

 

Descoperirea neutronului

În 1932, fizicianul englez James Chadwick descoperea particula pe care noi o cunoaştem astăzi sub numele de neutron, "împrumutând" numele ales iniţial de Pauli pentru neutrino, deşi cele două particule nu aveau în comun decât faptul că ambele erau neutre din punct de vedere electric. Chadwick deschidea astfel calea spre fisiunea nucleară şi spre crearea bombei atomice. Pentru această importantă descoperire, Chadwick primeşte în 1935 Premiul Nobel pentru Fizică.

 

Fermi redenumeşte neutronul lui Pauli neutrino

Un an mai târziu, în 1933, italianul Enrico Fermi elaborează un model teoretic care explică din punct de vedere matematic ceea ce astăzi cunoaştem drept interacţiunile nucleare slabe, într-o lucrare care descrie dezintegrarea radioactivă de tip beta. El introduce în modelul său matematic şi particula pe care Wolfgang Pauli şi-o imaginase cu 3 ani în urmă. Noul nume al acesteia - neutrino (o formulă diminutivală din limba italiană care ar corespunde englezescului "little neutral one", spre diferenţiere de neutron, şi el neutru electric).

 

Enrico Fermi

Enrico Fermi (1901-1954)

Credit: wikimedia.org

 


Fermi susţinea că în fiecare proces de dezintegrare beta sunt emişi simultan atât un electron, particula beta, cât şi un neutrino, nedetectabil pe atunci, responsabil pentru un procent din energia eliberată în cadrul acestui proces. Teoria lui Fermi nu spune nimic definitiv despre masa neutrinului, rezumându-se la a-i asocia un ordin de mărime egal cu al masei electronului sau chiar inferior.

Deşi astăzi se cunoaşte faptul că era vorba de fapt despre un antineutrino, perechea de antimaterie a neutrinului, nici până acum studiile nu au relevat în mod foarte clar în ce constau diferenţele dintre neutrino şi particula sa pereche de antimaterie.

Din cauza masei foarte mici, dar şi a faptului că nu posedă sarcină electrică, neutrino interacţionează extrem de rar cu materia. Devenise clar încă de atunci că detectarea pe cale experimentală a acestei nou introduse particule elementare şi stabilirea caracteristicilor sale va fi o întreprindere extrem de dificilă şi de durată. Fermi este însă primul care avansează ideea că, deşi foarte greu detectabilă din cauza structurii sale, totuşi un montaj experimental care ar include un detector de dimensiuni foarte mari ar putea facilita diverse observaţii cu privire la natura acestei particule.

 


Detectarea experimentală a neutrinului

La mai bine de 25 de ani de la ipoteza lui Pauli, în 1956, Frederick Reines şi Clyde L. Cowan au reuşit observarea pe cale experimentală a particulei neutrino. Cei doi participaseră, ca şi Enrico Fermi, la proiectul Manhattan şi s-au folosit de ideea că reacţiile nucleare ce au loc în timpul exploziei unei bombe atomice, cât şi în interiorul unui reactor nuclear, dau naştere unui număr imens de neutrini. Calculele teoretice indicau faptul că fluxul de neutrini generat de un reactor nuclear ar trebui să fie de ordinul 1012-1013 neutrini/secundă/cm2, mult mai mare decât ceea ce putea fi obţinut de la vreo altă sursă radioactivă.

Detectorul de la Savannah River

Detectorul de la Savannah River



Experimentul a avut loc la centrala nucleară Savannah River, lângă localitatea Augusta, statul Georgia, într-un spaţiu bine protejat de efectele radiaţiei cosmice care ar fi putut influenţa rezultatele în mod semnificativ; experimentul s-a efectuat la 12 metri sub pământ şi la 11 metri de reactorul nuclear al centralei. S-au folosit două rezervoare de 200 de litri de apă în care au fost dizolvate 40 de kilograme de clorură de cadmiu. Cele două rezervoare erau înconjurate de trei nivele de scintilatoare care conţineau 110 tuburi fotomultiplicatoare. Aceste tuburi funcţionează pe principiul următor: o substanţă fosforescentă emite sub acţiunea unor raze gama impulsuri luminoase de scurtă durată, care apoi sunt transformate în impulsuri electrice.

 

Reines si Cowan in camera de control

Reines şi Cowan în camera de control a experimentului

 

Reacţia pe care Reines şi Cowan se aşteptau să o observe era următoarea: antineutrinii veniţi de la reactor (produşi de dezintegrările beta repetate din interiorul acestuia) interacţionau cu protonii din amestecul apă-clorură de cadmiu, dând naştere perechilor neutron + pozitron. Pozitronul se anihilează imediat la contactul cu un electron, emiţându-se două raze gama în acest proces, raze gama ce puteau fi detectate de tuburile fotomultiplicatoare. Mai mult, neutronii emişi sunt absorbiţi de atomii de cadmiu (un foarte bun absorbant de neutroni care este folosit din această cauză şi în reactoarele nucleare, pentru a controla fisiunea).

 

reactie antineutrino

Un antineutrino şi un proton dau naştere unui neutron şi unui pozitron

 

La absorbţia unui neutron de către un atom de cadmiu 108Cd se produce un atom excitat de cadmiu 109Cd, care se dezexcită foarte repede prin emiterea unei raze gama. Această a doua emisie de rază gama vine la aproximativ 5x10-6 secunde după emisia celor două raze gama provenite din anihilarea perechii electron-pozitron. Tocmai detectarea acestei succesiuni rapide de raze gama, la interval de 5 μs, reprezenta o "semnătură" distinctivă, dovada irefutabilă a reacţiei generate de antineutrinul venit de la reactor.


 

Excitarea cadmiului

Neutronul emis anterior excită atomul de cadmiu,

care ulterior emite o rază gama

 

După luni de colectare a datelor experimentale s-a ajuns la o medie de 3 neutrino detectaţi într-o oră. Fred şi Reines tocmai confirmaseră experimental existenţa uneia dintre cele trei familii de neutrini - neutrinii electronici (existenţa celorlalte două tipuri nu era bănuită pe atunci). Cei doi au publicat rezultatele experimentului în 1956, trimiţându-i totodată la 14 iunie 1956 o scrisoare şi lui Wolfgang Pauli pentru a-l anunţa că ipoteza sa veche de mai bine de 25 de ani tocmai fusese confirmată experimental. Se spune că Pauli ar fi exclamat: "All things come to him who knows how to wait!". Frederick Reines a primit în 1995 Premiul Nobel pentru fizică pentru munca sa în domeniul fizicii neutrinilor.

 

Leon Lederman, Melvin Schwartz şi Jack Steinberger descoperă în 1962 un alt tip de neutrino

În anul 1962, în cadrul unui experiment realizat la acceleratorul de particule din Brookhaven, a fost descoperit un alt tip de neutrino, neutrinul miuonic, diferit de cei detectaţi de Fred şi Reines, care fuseseră botezaţi neutrini electronici. Diferenţa dintre cele două tipuri de neutrino, aşa cum o ştim astăzi, este că la interacţiunea cu materia neutrinul electronic produce un electron, iar neutrinul miuonic un miuon, dar niciodată un electron. La Brookhaven se demonstrase că dintr-un fascicul de neutrini miuonici se obţin doar miuoni şi niciodată electroni, aşa cum era cazul cu neutrinii electronici, aceasta fiind dovada că cele două particule sunt diferite. Cei trei cercetători menţionaţi în titlu au primit în 1988 Premiul Nobel pentru descoperirea lor.

 

Lederman_Schwartz_Steinberger
Leon Lederman, Melvin Schwartz şi Jack Steinberger (de la stânga la dreapta)

Credit: bnl.gov

 

Neutrinii miuonici apar în natură în urma reacţiilor dintre radiaţia cosmică şi nucleele atomice din atmosfera superioară. Reacţiile respective dau naştere unui flux de neutrini miuonici şi electronici într-o raţie de 2 la 1.

 


În anul 1978, la acceleratorul liniar de la Universitatea din Stanford era descoperit un nou lepton, particula τ (litera grecească tau), din aceeaşi familie cu electronul şi miuonul, fapt care a dus la emiterea ipotezei că trebuie să existe şi o a treia familie de neutrini, asociaţi particulei tau, neutrini ce aveau să fie detectaţi pe cale experimentală la mulţi ani după aceea, în anul 2000, la Fermilab, Illinois.



Ray Davis şi John Bahcall - proiectul Poltergeist


Povestea neutrinilor ar fi putut lua sfârşit odată cu confirmările experimentale de la Savannah River, numai că cercetările vremii cu privire la fizica solară aveau să schimbe totul, deschizând o nouă epocă în istoria extrem de zbuciumată a neutrinilor. La jumătatea anilor 60 fizicianul teoretician John Bachall şi experimentatorul Raymond Davis, Jr., prieteni apropiaţi de altfel, împărtăşeau o pasiune comună pentru înţelegerea mecanismelor care au loc în interiorul stelelor.

Fuziunea nucleară care are loc în interiorul acestora este însoţită de emiterea unui număr imens de neutrini, botezaţi neutrini solari. Spre deosebire de energia produsă în interiorul Soarelui, care ajunge la noi la mii de ani după ce a fost generată în urma fuziunii, neutrinilor le sunt suficiente aproximativ 8 minute pentru a ajunge pe Pământ. Studiul acestor neutrini care provin din reacţiile de fuziune nucleară din interiorul Soarelui şi care sunt toţi neutrini electronici, poate oferi informaţii cu privire la mecanismele interne de funcţionare a stelelor.

John Bahcall pune la punct un model matematic care descrie reacţiile nucleare solare, model matematic care "prezicea" emisia unui impresionant număr de neutrini solari. Pe baza acestui model matematic se estima că în jur de 100 de miliarde de neutrini solari treceau nestingheriţi în fiecare secundă prin unghia degetului mare al fiecărui om.

 

Davis_Bahcall

Ray Davis şi John Bahcall

Credit: nobelprize.org


Se năştea atunci o întrebare: sunt aceste estimări corecte? Era modelul matematic al lui John Bahcall unul conform realităţii? Ray Davis îşi propune să confirme experimental calculele prietenului său şi pune în practică în 1965 unul dintre cele mai îndrăzneţe experimente din istoria fizicii, cu scopul de a "număra" neutrinii solari care ajung pe Pământ.

Experimentul a rămas cunoscut sub numele de experimentul Homestake (sau experimentul Davis), după numele minei de aur Homestake din oraşul Lead, statul Dakota de Sud, acolo unde Ray Davis a ales să-şi instaleze echipamentele. Unele programe de televiziune de popularizare îl menţionează şi drept proiectul Poltergeist (cu referire la faptul că neutrinii sunt extrem de dificil de detectat).

Davis a folosit un rezervor cu o capacitate de aproximativ 375000 de litri, pe care l-a umplut cu un lichid pe bază de clor folosit în curăţătoriile chimice, care a fost ales datorită conţinutului bogat în clor. Rezervorul a fost plasat la mai bine de 1 kilometru sub pământ. Rezervorul de această capacitate era necesar deoarece probabilitatea de capturare a neutrinilor solari era extrem de mică, iar adâncimea foarte mare prevenea interferenţa cu orice altă formă de radiaţie solară. Neutrinii pătrundeau nestingheriţi la acea adâncime, neavând sarcină electrică, în timp ce alte forme de radiaţie nu ar fi putut penetra materialul de deasupra, neajungând până la locul experimentului.

După coliziunea cu un neutrino, un atom de clor se transformă într-un izotop radioactiv de argon, izotopi pe care Davis îî extrăgea din lichid pentru a-i număra. Odată la câteva săptămâni Davis pompa heliu în rezervoare pentru a extrage argonul format, determinând apoi câţi neutrini fuseseră capturaţi.

Cl-Ar

Reacţia neutrinului electronic cu atomul de clor

 

Concluziile experimentului au fost dezamăgitoare, Davis numărând doar aproximativ o treime din neutrinii prezişi de calculele prietenului său. Majoritatea fizicienilor au pus erorile pe seama unuia dintre cei doi, mulţi crezând că e posibil ca amândoi să se înşele. Numai că rezultatele experimentale ale lui Davis au fost rând pe rând reconfirmate de versiuni îmbunătăţite ale experimentului Homestake, dând naştere aşa-zisei "probleme a neutrinilor solari". Deşi majoritatea fizicienilor a considerat atunci că cea mai probabilă explicaţie a anomaliei stă în incorectitudinea modelului matematic al lui Bahcall, a fost luată în calcul şi posibilitatea ca neutrinii lipsă să se fi transformat într-un alt tip de neutrino.

 

Bruno Pontecorvo şi ipoteza oscilaţiilor neutrinice

Fizicianul italian Bruno Pontecorvo lansează în 1957 ipoteza că neutrinii pot oscila, schimbându-şi pe parcursul acestei oscilaţii tipul (transformându-se dintr-un neutrino electronic, într-unul miuonic, apoi într-unul tauonic etc.) şi că diferitele tipuri de neutrini nu sunt de fapt decât manifestări diferite ale aceleiaşi particule. Teoria sa este definitivată abia în 1967.

 

Bruno Pontecorvo

Bruno Pontecorvo - numele este scris cu caractere chirilice

Credit: wikimedia.org

 


Cariera lui Bruno Pontecorvo, un cercetător cu o existenţă destul de zbuciumată şi marcată de o controversată mutare în Uniunea Sovietică în 1950, este presărată cu intuiţii formidabile, dintre care unele au marcat istoria modernă a fizicii. El a fost cel care a sugerat şi metodologia pe care Reines a folosit-o la detectarea anti-neutrinilor, fiind, de asemeni, la originea ideii că neutrinii asociaţi electronilor sunt diferiţi de cei asociaţi miuonilor, pentru a cărei verificare experimentală din anul 1962 Steinberger, Lederman şi Schwartz au primit Premiul Nobel în 1988. Trebuie remarcat că la momentul la care Pontecorvo a formulat ipoteza oscilaţiilor neutrinice, în anul 1957, existenţa unui alt tip de neutrin nu fusese încă dovedită experimental.

Oscilaţiile neutrinice sunt un fenomen cuantic foarte greu de descris fără a apela la cunoştinţe matematice mult în afara scopului acestui articol. Ce contează este că validitatea acestei presupuneri a lui Pontecorvo, dacă ar fi susţinută de date experimentale, ar avea o implicaţie extrem de serioasă. Pentru a fi posibile aceste aşa-zise oscilaţii, este necesar ca neutrinii să aibă masă proprie. La mijlocul anilor '70, la puţină vreme după ce Pontecorvo îşi definitivase teoria privind oscilaţiile neutrinice, se impusese deja în fizica particulelor ceea ce numim astăzi Modelul Standard - o teorie care încerca şi chiar reuşea, în mare parte, o descriere unitară a materiei şi energiei la nivel fundamental. Conform Modelului Standard, masa neutrinilor era nulă. Imaginea oferită de Modelul Standard în privinţa neutrinilor era de nezdruncinat, mai ales în lumina nenumăratelor confirmări experimentale de care această teorie avusese parte în acei ani.

Conform mecanicii cuantice, particulele fundamentale, deci şi neutrinii, manifestă în anumite condiţii caracteristici de undă. Tocmai natura ondulatorie a neutrinilor este cea care a sugerat fizicienilor ideea unei "rupturi" în Modelul Standard. Modelul Standard descria neutrinii ca trei particule diferite, toate de masă nulă.

În teoriile care susţineau existenţa oscilaţiei neutrinilor se vorbea despre neutrini ca fiind o combinaţie a mai multe unde. Felul în care se combină acestea depinde de distanţele parcurse în spaţiu şi de energia iniţială a particulei. Astfel că uneori această combinaţie de unde are caracteristicile unui neutrin electronic, pentru a apărea ulterior ca neutrin miuonic şi aşa mai departe.

Esenţa teoriei este că aceste oscilaţii pot apărea doar în condiţiile în care neutrinul, privit din punct de vedere al naturii sale ondulatorii, are în componenţa sa două sau mai multe unde uşor diferite. Aceste diferenţe sunt conform mecanicii cuantice rezultatul faptului că neutrinii au masă. Cu alte cuvinte, dacă s-ar reuşi dovedirea experimentală a fenomenului oscilaţiilor neutrinice, aceasta ar echivala cu demonstrarea existenţei masei acestor particule.

 


Validitatea teoriei lui Pontecorvo, în caz că ar fi fost dovedită experimental, ar fi dat o lovitură extrem de puternică paradigmei fizicii particulelor de atunci, necesitând o restructurare a teoriilor cunoscute şi acceptate de majoritatea fizicienilor
.


Anomalia neutrinilor atmosferici şi alte confirmări experimentale

Începând cu anii '80, anomalia neutrinilor solari a fost confirmată de diferite alte experimente. Complexele experimentale de la Kamiokande (Japonia), SAGE (un experiment ruso-american) şi Gallex (Italia) au confirmat şi ele deficitul de neutrini solari. Mai mult, s-a observat că apare şi o altă anomalie, care poartă numele de anomalia neutrinilor atmosferici, şi care se referă la un deficit de neutrini miuonici produşi la intrarea radiaţiei cosmice în atmosfera superioară. În 1985, atât Kamiokande, cât şi IMB (Irvine-Michigan-Brookhaven, un complex experimental dintr-o mină de sare de pe malul lacului Erie, SUA), confirmă ambele acest deficit. În 1987 Kamiokande şi IMB detectează simultan un flux neobişnuit de neutrini care este atribuit ulterior supernovei 1987A.



Confirmarea experimentală a oscilaţiei neutrinilor. SuperKamiokande

În Japonia, în localitatea Kamioka, se construieşte în 1998 un nou complex experimental, urmaşul mai vechiului Kamiokande. Complexul primeşte numele de SuperKamiokande. Cu un rezervor înalt de 40 de metri, conţinând 50 de mii de tone de apă ultrapură şi înconjurat de 11000 de tuburi fotomultiplicatoare, complexul propunea un nou design cu ajutorul căruia putea fi detectată direcţia din care veneau neutrinii. Teoretic, fluxul de neutrini ar fi trebuit să fie acelaşi din toate direcţiile, planeta nereprezentând un obstacol semnificat pentru aceste particule fantomă.


 

Masatoshi Koshiba
Masatoshi Koshiba. Coordonatorul complexului Kamiokande.
Credit: nobelprize.org

 


Numai că observaţiile experimentale au relevat faptul că neutrinii miuonici veniţi de deasupra complexului (practic cei formaţi în atmosfera de deasupra Japoniei) sunt în număr dublu faţă de cei care traversaseră întreg miezul planetei pentru a ajunge la complex (cei formaţi în urma reacţiilor radiaţiei cosmice cu atmosfera superioară din acea zonă a planetei diametral opusă Japoniei). Faptul că deficitul manifesta o dependenţă de direcţia din care veneau neutrinii a reprezentat dovada faptului că oscilaţiile neutrinice au loc. Neutronii miuonici veniţi din cealaltă parte a planetei erau mai puţini pentru că "avuseseră mai mult timp la dispoziţie să oscileze", transformându-se în alte tipuri.



Super Kamiokande

Superkamiokande. Interiorul detectorului

Credit: wikimedia.org

Datele de la SuperKamiokande, coroborate cu cele obţinute în 1999 la Subdury National Observatory (SNO), Ontario, Canada au dovedit fără urmă de îndoială faptul că şi neutrinii electronici, cei proveniţi de la Soare, oscilează la rândul lor.



Care sunt implicaţiile noilor descoperiri? Care sunt paşii de urmat în fizica neutrinilor?

 

Rezultatele obţinute la Super-K şi SNO au două implicaţii majore: faptul că neutrinul are masă şi, în consecinţă, faptul că Modelul Standard este o descriere incompletă a naturii. O serie de alte experimente sunt acum în fază de proiect, experimente de la care se speră obţinerea unor răspunsuri complete cu privire la mecanismul oscilaţiei neutrinilor şi care pot oferi o serie de alte răspunsuri cu privire la Universul nostru.


Cea mai bună descriere teoretică a naturii pe care ştiinţa a oferit-o vreodată, Modelul Standard, trebuie revizuită. Deşi a fost dovedit faptul că neutrinii au masă, nu există decât estimări cu privire la ordinul de mărime al maselor celor 3 tipuri de neutrini. Se ştie în mod cert că masa neutrinilor este mult inferioară maselor tuturor celorlalte particule, dar ordinul de mărime este estimat cu un factor de incertitudine apropiat de 100. De pildă, masa neutrinului miuonic este estimată a fi undeva în intervalul (0.009-0.13)x10-9 GeV/c2. Şi mecanismul oscilaţiei neutrinilor este departe de a fi complet înţeles. De asemeni, cum am mai spus şi anterior, neutrinii e posibil să fie identici cu perechea lor de antimaterie, anti-neutrinii, dar nici acest fapt nu este complet lămurit.

 



Interiorul detectorului MiniBooNE
Interiorul detectorului MiniBooNE de la Fermilab

Credit: wikimedia.org

 

Mai mult, ultimele date experimentale obţinute au dat naştere unor ipoteze foarte îndrăzneţe. Spre exemplu, rezultate foarte recente raportate la Fermilab folosind detectorul MiniBooNE sugerează existenţa unui al patrulea tip de neutrini, aşa-zis "sterili", care nu fac subiectul interacţiunii slabe, dar ar putea să participe într-un nou tip de interacţiune fundamentală, încă neidentificată.

Echipa de la Fermilab implicată în experimentul MiniBooNE a lansat apoi ipoteza că acest al patrulea tip de neutrini ar putea confirma, folosindu-se un montaj experimental îmbunătăţit, existenţa unor dimensiuni suplimentare, asemenea celor prezise de teoria stringurilor. Faza de design a unui nou experiment a fost deja aprobată, iar testele ar putea începe în 2011. Ipoteza ce urmează a fi testată este una extrem de interesantă şi complet neconvenţională. Se crede că acest al patrulea tip de neutrini este posibil să "ricoşeze" permanent între o dimensiune alternativă şi spaţiul nostru
.

Şi la scară macroscopică descoperirea masei neutrinilor aduce implicaţii foarte profunde. Cum este cunoscut faptul că planetele, stelele şi galaxiile din Univers conţin în jur de 10 procente din masa estimată a acestuia, s-a născut întrebarea: pentru cât la sută din restul de 90% sunt responsabili neutrinii? Ce impact au aceştia la scară macrocosmică? Mulţi fizicieni susţin că efectul gravitaţional generat de suma maselor acestor particule infinitezimale dar găsite din abundenţă trebuie luat foarte serios în seamă, masa totală a neutrinilor putând avea efecte importante în ceea ce priveşte rata de expansiune a Universului. Fizica este la o răscruce acum şi se speră că viitorul va clarifica multe din necunoscutele prezentului.

 

Masa Universului

 

Cum detectăm neutrinii? Radiaţia Cherenkov

Din cauza faptului că neutrinii interacţionează foarte rar cu alte particule, trebuie îndeplinite două condiţii: să existe o sursă care să genereze foarte mulţi neutrini şi să existe un rezervor care să interpună un volum foarte mare de material în calea neutrinilor. De asemenea, sunt necesare foarte multe echipamente de detecţie a reacţiilor generate de neutrini, practic tot rezervorul trebuie înconjurat de astfel de detectori. Cu cât există mai mult material în calea neutrinilor, cu atât vor creşte şansele ca aceştia să se ciocnească cu o particulă. Ca mecanisme de detecţie mai noi, diferite de cele pomenite anterior, un tip de detector modern foloseşte proprietăţile radiaţiei Cherenkov (cazul complexului SuperKamiokande).

Detectoarele moderne de neutrini folosesc apă, ulei sau chiar gheaţă pentru a putea profita de ciudatul fenomen cunoscut sub numele de "efect Cherenkov". Un neutrino care interacţionează cu un asemenea material dă naştere unei particule de mare energie, care se deplasează cu o viteză superioară vitezei luminii în acel material (desigur, nu mai mare decât viteza luminii în vid). Drept urmare apare un con de lumină cunoscut drept radiaţie Cherenkov, echivalentul optic al boom-ului sonic. Fotomultiplicatoarele detectează lumina Cherenkov şi astfel, folosindu-se informaţii înregistrate de fiecare fotomultiplicator, se pot estima direcţia de deplasare şi tipul fiecărui neutrino care interacţionează cu materia.


De obicei detectoarele se construiesc în subteran sau chiar sub apă, de exemplu în mine dezafectate şi bine conservate, deoarece roca din jurul minei nu opreşte neutrinii, dar reprezintă un scut perfect împotriva altor tipuri de particule energetice produse în atmosferă, care altfel ar putea influenţa şi modifica măsurătorile.


Raymond Davis, Jr. şi Masatoshi Koshiba primesc în 2002 Premiul Nobel

În anul 2002, Masatoshi Koshiba, liderul iniţiativelor succesive de la Kamioka, Japonia, şi Raymond Davis, Jr. au primit Premiul Nobel pentru fizică pentru contribuţiile lor de pionierat în domeniul astrofizicii, în mod special pentru detecţia neutrinilor cosmici. Cei doi au împărţit jumătate din premiu, cealaltă jumătate revenindu-i lui Riccardo Giacconi.

 



Bibliografie:
BBC Horizon - Project Poltergeist - The mystery of neutrinos
CERNTV - Hunting for neutrinos - http://www.youtube.com/watch?v=hohp_HTrYZc

http://www.ps.uci.edu/~superk/neutrino.html
https://www.interactions.org/pdf/neutrino_pamphlet.pdf

http://scienzapertutti.lnf.infn.it/P3_rume/pag1_rume.html
http://www.sciam.com/article.cfm?id=the-neutrino-frontier
http://www.sciam.com/article.cfm?id=fermilab-looks-for-visitors
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/Particles/cowan.html

http://en.wikipedia.org
http://nobelprize.org