Ali se nevtrinska funkcija ponoči spreminja?

Ali se nevtrinska funkcija ponoči spreminja?

Znanstveniki v vrstnem redu delovne hipoteze so napovedali neverjetno opazovanje, ki je bilo narejeno s pomočjo detektorja nevtrina "SuperKamiokande". Analiza informacij, zbranih v zadnjih 18 letih, kaže, da nevtrine, ki nastanejo zaradi jedrskih reakcij v središču Sonca, spremenijo svojo značilnost in dosežejo neosvetljeno stran Zemlje.

Neutrini so duhovi kvantnega sveta, ki nimajo električnega naboja. Njihova masa je izredno majhna in se premika s hitrostjo svetlobe. Neutrini delujejo tako slabo s snovjo, da lahko preidejo skozi celoten planet od enega roba do nasprotnega, ne da bi se karkoli srečali. Sposobni so le za šibko jedrsko interakcijo.

Čeprav se zdi, da takšne lastnosti delcev onemogočajo njegovo sledenje, so fiziki razvili sredstva za beleženje neposrednih trkov nevidnega neutrina z zemeljsko snovjo.

V primeru detektorja SuperKamiokande je bil ogromen rudnik, ki se nahaja pod goro 300 kilometrov od Tokija, napolnjen s 50.000 tonami ultra čiste vode in na stenah rudnika je bilo nameščenih na tisoče detektorjev. Občasno, ko pride do neposrednega trka nevtrina in vodne molekule, se tvori visokoenergetski elektron ali muon. Zaradi trkov delcev se pojavi Vavilov - Čerenkov učinek. Ta kratka bliskavica elektromagnetnega sevanja je pritrjena s senzorji. Če obstaja dovolj velika zmogljivost z vodo, je statistično verjetno, da bo število zabeleženih trkov zadostovalo za ustvarjanje neke vrste "nevtrinskega teleskopa" (čeprav s tehničnega vidika to večinoma ne bo teleskop, ampak detektor delcev). Kljub dejstvu, da so ti nevtralni delci v vesolju obilni, je v našem območju vesolja glavni vir nevtrinov sonce.

Obstajajo tri različne vrste nevtrin, ki se razlikujejo po svojih lastnostih: elektron, tau in muon. Zaradi bizarnosti kvantnega sveta lahko neutrini nihajo in se premikajo iz ene vrste v drugo. Narava takšnega nihanja že desetletja je predmet številnih raziskav na področju jedrske fizike.

Najbolj presenetljivo dejstvo o nevtrinskih okusih je, da lahko "SuperKamiokande" zajame samo elektronske neutrine. Dolgo časa je ostala skrivnost, zakaj je v vidnem polju detektorja veliko manj sončnih neutrinov, kot predvideva znanstveni model. Izkazalo se je, da elektronski neutrini (prisotnost katerih se naprave lahko registrirajo) na poti skozi medplanetarni prostor nihajo v mionskih in tau neutrinih (ki jih ni mogoče zaznati), kar pojasnjuje neskladja v številu.

Znanstveniki pravijo, da približno polovica elektronskih nevtrinov, katerih energija je 2 MeV in manj, spremenijo svojo posebnost, ne da bi dosegli Zemljo. Višjeenergijski neutrini še bolj nihajo. Težnja je, da večja kot je nevtrinska energija, manj verjetno je, da bo delček zaznan. Takšno nenavadno obnašanje nevtrina se imenuje »učinek Mikheev-Smirnov-Wolfenstein«. Leta 1986 so ga odkrili sovjetski fiziki Stanislav Mikheev in Aleksej Smirnov, ki so opravili raziskave na podlagi del ameriškega teoretičarja Lincolna Wolfensteina iz leta 1978. Učinek MRV kaže tudi, da se nihanja pojavljajo v nasprotni smeri. Ko se mvon in tau nevtrini premikajo po našem planetu, lahko vplivata na elektrone v sestavi gostih zemeljskih snovi. Posledično se lahko nevtroni vrnejo v elektronski tip. Zdi se, da je detektor "SuperKamiokande" uspel popraviti ta učinek.

Po analizi vseh podatkov, zbranih v 18 letih opazovanj, so fiziki opazili, da se je v nočnem času število odkritih nevtrin povečalo za 3, 2%. Ko stran Zemlje, kjer se nahaja detektor, ne osvetljuje sonce, morajo delci preiti skozi planet, preden pridejo v njegovo vidno polje. V popoldanskih urah sončni nevtrini dosežejo detektor takoj, ko prekrijejo določeno razdaljo v prostoru (in 10-15 km ozračja). Vse kaže na to, da pri prehodu skozi naše planetne muone in tau nevtrine vplivajo učinki MW.

Kljub temu raziskovalci zahtevajo, da ne dajejo preveč glasnih izjav. Statistična pomembnost takšnih zaključkov ne dopušča, da bi jih imenovali odkritje, niti ne utemeljuje, da bi jih lahko šteli za končni dokaz, da so učinki MW podvrženi nevtrinskemu učinku. Statistična pomembnost rezultatov raziskav je 2,7 - to pomeni, da so zanimivi za znanstveno skupnost, vendar se ne morejo obravnavati kot odkritje. O odkritju lahko govorimo šele, ko indikator statistične pomembnosti doseže 5σ. Zdi se, da za dosego takšnega koeficienta potrebujemo večji detektor. Na srečo je že načrtovana gradnja "HyperKamiokande", ki lahko celo uporabi spremembe v nevtrinskih vonjih za merjenje gostote kamnin.

Nevtrinski detektor "HyperKamiokande" bo 25-krat večji od "SuperKamiokande", kar nam bo omogočilo pridobiti veliko več podatkov, "je dejal David Wark, nevtrinski analitik iz Oxfordske univerze (ki ni sodeloval v tej študiji). "Nisem prepričan, da bo njegova velikost dovolj za merjenje gostote različnih plasti Zemlje z natančnostjo, ki je zanimiva za znanost, vendar bomo v vsakem primeru delali v tej smeri."

Komentarjev (0)
Iskanje