Nevtrini spreminjajo okus

Rezultati japonskega eksperimenta T2K z zanesljivostjo 7,5 sigma (za odkritje zadostuje že pet sigma) kažejo, da nevtrini spreminjajo okus, kot smo slutili že nekaj časa. S tem je konec ene večjih ugank glede nevtrinov, o katerih na prvih straneh beremo že nekaj let. Še posebej so bili aktualni pred dvema letoma, ko so zaradi napake pri meritvah v CERN-u najprej dve leti ugotavljali, ali so nevtrini hitrejši od svetlobe. Izkazalo se je, da niso. Spreminjajo pa okus.

Torej, nevtrini so elementarni subatomski delci, ki jih je silno težko raziskovati. Glavna težava je šibka interakcija s snovjo, saj nas vsako sekundo preleti na milijarde nevtrinov, pa večine sploh ne opazimo. Detektorji zanje morajo biti zato ogromni, da ulovijo vsaj tu in tam kakšnega. Nevtrini se pojavljajo v treh okusih, in sicer v elektronskem, muonskem in tauonskem. V 60. letih prejšnjega stoletja so se pojavile ideje, da nevtrini lahko prehajajo iz ene oblike v drugo, kar imenujemo oscilacije. Eksperimentalno delo se je začelo na prelomu stoletja in do danes smo zbrali že dovolj rezultatov, da lahko teorijo potrdimo.

Japonski eksperiment T2K je videti takole. V sinhrotronu J-PARC krožijo protoni v curku, ki jih potem trčijo v grafitno tarčo, pri čemer nastanejo pioni. Ti razpadejo v muone in muonske nevtrine v razpadnem tunelu, na koncu katerega je grafitna stena. Ta zadrži preostale pione in muone, medtem ko muonski nevtrini neovirano potujejo dalje. Približno 280 metrov kasneje je prvi merilnik, ki meri karakteristike curka muonskih nevtrinov. Na drugem koncu Japonske, 295 km stran v Super Kamiokandi, pa merijo curek še enkrat. Gre za ogromen detektor, pravzaprav največji na svetu, ki se nahaja v opuščenem rudniku. V njem je 50.000 ton ultračiste vode, okoli pa so detektorji svetlobe. Če namreč nevtrino reagira z molekulo vode, vidimo svetlobo Čerenkova, ker nastali nabiti delec potuje hitreje od svetlobe v mediju. Tako detektirajo nevtrine iz J-PARC-a in iz vesolja, iščejo pa tudi kak primer protonskega razpada, ki se do danes še ni opaženo zgodil (zato velja, da so protoni stabilni delci, prosti nevtroni pa na primer ne).

Kako redka je interakcija nevtrinov s snovjo, kaže tale podatek. Če nevtrini ne bi spreminjali okusa, bi pričakovali v povprečju 4,6 zaznanih elektronskih nevtrinov. Zaznali so jih 28, kar je še vedno zelo zelo malo, a več kot dovolj, da je teorija potrjena. Nevtrini spreminjajo okus.