În cadrul proiectului de cercetare FASERν au fost detectați pentru prima dată neutrini produși la Marele Acceleratori de Hadroni, LHC, de la CERN, Elveția. În viitor vor fi măsurați mii de neutrini, care fac parte din toate cele trei familii ale acestei particule. FASERν va fi primul experiment care va observa toate tipurile de neutrini și antineutrini.
Neutrinii
Neutrinii sunt particule elementare care fac parte din teoria modelului standard. Sunt particule fără sarcină electrică și au o masă extrem de mică, care până la ora actuală nu a fost încă măsurată.
Studiul neutrinilor este foarte dificil, întrucât interacționează doar prin așa-numită interacțiune nuclear[ slabă cu restul materiei, ceea ce face ca majoritatea neutrinilor să străbată materia fără să lase urme, adică fără să interacționeze cu aceasta. De obicei experimentele pentru studiul neutrinilor sunt mari, cu volume enorme – astfel încât să se crească probabilitatea de a fi măsurați câțiva neutrini de-a lungul anilor. Multe dintre echipamente sunt situate în laboratoare subterane, tocmai pentru a se evita ca radiația cosmică să producă semnale în detectoare care să semene cu cele ale neutrinilor.
De câte tipuri sunt neutrinii?
Neutrinii sunt de trei tipuri: cei electronici, cei miuonici și cei tauonici. Aceștia însoțesc electronii, miuonii și tauonii în reacțiile în care aceste particule iau naștere în interacțiunile slabe. De-a lungul anilor au fost observați foarte puțini neutrini tauonici – cei mai greu de măsurat; doar 10 neutrini tau au fost observați în întreagă istorie a fizicii. Este foarte important să se reușească să se măsoare mai mulți neutrini, mai ales de tip tau; și măsurători de mare precizie ale celorlalți tipuri neutrini sunt necesare.
FASERν / CERN
FASERν este un detector instalat la Marele Accelerator de Hadroni, LHC, de la CERN (Geneva). Este un experiment unde se „fotografiază” procesele generate de neutrini. Adică este construit pe baza unor plăci de plumb și tungsten, între care sunt situate emulsii fotografice; neutrinii interacționează în materialele grele, plumb și tungsten, dând naștere la particule care lasă urme în emulsiile nucleare. Se obțin în acest fel fotografii ale interacțiunilor neutrinilor. FASERν a fost instalat la CERN în 2018.
Cei șase neutrini văzuți de experiment
Pentru prima dată, într-o rulare de test, FASERν a reușit să măsoare șase neutrini generați la un accelerator de particule. Rezultatele acestui studiu au fost recent publicate într-un articol în revista Physical Review D.
Planuri de viitor
În anii care urmează cercetătorii de la FASERν au obiectivul de a măsura mii de neutrini generați la LHC. Pentru aceasta mai întâi va fi instalat un aparat și mai performant, și mai mare decât cel care a efectuat primele măsurători de test.
Studiul neutrinilor va fi extrem de important pentru a se înțelege mai bine aceste misterioase particule.
FASERν este primul experiment în cadrul căruia se pot observa toate cele trei tipuri de neutrini. Până în prezent se puteau măsura doar unul sau cel mult două tipuri de neutrini.
Așteptările sunt ca FASERν să detecteze zeci de mii de neutrini, printre aceștia vor fi și cei mai energetici neutrini creați de om. Evident, în univers sunt generați neutrini cu energii mult mai mari, însă acesta va fi recordul neutrinilor produși de om. Printre neutrinii măsurați se așteaptă să fie și zeci de neutrini tauonici – adică cel mai puțin studiați neutrini.
Experimentul reușește să măsoare atât neutrini, cât și antineutrini; încă este subiect de dezbatere între fizicieni încă dacă neutrinii și antineutrinii sunt particule diferite sau una și aceeași particula.
Credit imagine: FASER Collaboration
