Interacţiuni ale neutrino detectate la Observatorul de Neutrino IceCube

În cadrul eforturilor fizicienilor de a identifica neutrinii sterili, adică acei neutrini care ar interacţiona doar prin gravitaţie cu materia (şi, deci, și cu ceilalţi neutrini), a fost obţinut un nou progres: în cadrul proiectelor MINOS+ şi Daya Bay s-au putut stabili limite stricte cu privire la existența acestui tip de neutrin.

Neutrinii sunt particule elementare (care nu sunt alcătuite din alte particule, cum este cazul, de exemplu, al protonilor ori neutronilor) care fac parte din modelul standard al fizicii particulelor. Nu au sarcină electrică, interacţionează slab cu materia şi se găsesc sub trei forme diferite: neutrini electronici, miuonici şi tauonici.

Neutrinii pot străbate cantităţi enorme de materie, întreaga noastră planetă de exemplu, fără a interacţiona cu materia. Din acest motiv pentru studiul lor este nevoie de detectoare enorme care să conţină o cantitate de materie cât mai mare cu putință.

Se cunoaște că neutrinii au masă, dar aceasta este foarte mică, iar până în prezent nu s-a reuşit măsurarea ei.

Neutrinii suferă un proces cuantic extrem de interesant, aşa-numita oscilaţie – adică se transformă dintr-un tip de neutrini în alt tip pe măsură ce se propagă; astfel, un neutrino care pleacă în călătoria lui ca neutrin miuonic poate ajunge la un detector ca neutrin electronic sau tauonic. Măsurarea acestei oscilaţii oferă informaţii extrem de importante despre neutrini.

 


Pe măsură ce neutrinii se deplasează prin interiorul Pământului, aceștia oscilează.
Graficul de mai sus arată probabilitatea ca un neutrin miuonic (în roșu) produs la Fermilab să oscileze într-un neutrin tauonic (în albastru), un neutrin electronic (în verde) ori într-un neutrino steril (în gri).
Credit imagine: APS/Carin Cain


În cadrul unor experimente mai vechi, precum cele derulate la  LSND de la Los Alamos National Laboratory şi MiniBooNE de la Fermilab, se ajunsese la concluzia că este ceva bizar în oscilaţia neutrinilor: un exces de neutrini de tip electronic care ar fi luat naştere prin oscilaţia neutrinilor miuonici. Pentru a explica acest exces, dar şi din alte motive, cercetătorii au propus existenţa aşa-numiţilor neutrini sterili; aceştia interacţionează cu celelalte particule doar prin interacţiune gravitaţională, iar neutrinii cunoscuţi s-ar putea transforma în neutrini sterili şi invers explicând anomaliile observate.

În cadrul a două noi experimente s-au efectuat măsurători cu mare precizie asupra oscilaţiilor neutrinilor; este vorba despre MINOS+ şi Daya Bay. MINOS+ măsoară dispariţia neutrinilor de tip miuonic produşi la Fermilab după ce aceştia se propagă 735 km sub pământ cu ajutorul unui detector de particule în Minesotta. Daya Bay foloseşte 8 detectoare în China pentru a măsura dispariţia neutrinilor de tip electronic emişi de către şase reactoare nucleare.

Cele două experimente şi-au unit forţele pentru a căuta neutrinii sterili însă… nu au găsit nimic. Rezultatele obţinute au fost recent publicate într-un articol în revista Physical Review Letters. Chiar dacă nu au găsit urme ale neutrinilor sterili cercetătorii din cele două proiecte de cercetare științifică au reuşit să pună noi limite asupra posibilei existențe ale acestei misterioase particule. Se pare deci că anomaliile observate de LSND şi MiniBooNE nu sunt datorate neutrinilor sterili; s-ar putea să fie vorba de erori experimentale sau de fenomene noi pe care încă nu le-am descoperit.

În fapt, analizând datele colectate, cercetătorii au stabilit limite cu privire la probabilitatea ca un neutrino miuonic să oscileze într-un neutrino electronic, prin intermediul unui neutrino steril în cadrul unor anumite distanțe identificate de aceștia. [mai multe detalii aici. eng]

Noile limite puse asupra neutrinilor sterili sunt importante din mai multe puncte de vedere. Acest tip de particulă, dacă există, ar putea face parte din categoria materiei întunecate, care, se pare, este prezentă în mare proporție în univers şi determină modul în care se formează şi evoluează galaxiile. Materia întunecată ar putea fi alcătuită dintr-o serie de particule, precum materia normală, printre acestea numărându-se deci şi neutrinul steril, care, în funcţie de masă, ar putea contribui mai mult sau mai puţin la „greutatea” materiei întunecate din univers.

Având la bază noile limite impuse asupra existenţei neutrinilor sterili, cele două proiecte de cercetare, dar şi altele, vor continua vânătoarea în această junglă a particulelor elementare unde neutrinii sterili s-au putea încă ascunde.

Studiul neutrinilor este extrem de interesant şi important: dintre particulele care fac parte din modelul standard sunt poate cele mai interesante şi ne-ar putea îndruma spre descifrarea multor mistere, inclusiv cele care au de-a face cu universul întunecat.

Citește și:
¤ Neutrino - de la ipoteză la descoperire
¤ Cum se poate transforma o particulă elementară într-o altă particulă elementară
¤ Teoria modelului standard al particulelor elementare
¤ Particulele elementare - „cărămizile” din care este alcătuit universul 


Puteți comenta folosind contul de pe site, de FB, Twitter sau Google ori ca vizitator (fără înregistrare). Pt vizitatori comentariile sunt moderate (aprobate de admin).

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Loghează-te ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 


OK, conținutul site-ului a fost și va rămâne gratuit,
dar chiar ne-ar ajuta dacă ne-ai sprijini cu
o donaţie.


PayPal ()


Contact
| T&C | © 2020 Scientia.ro