Adânc sub pământ, în sudul Chinei, se află un rezervor de 20.000 de tone de lichid capabil să detecteze neutrini. Numit JUNO, detectorul tocmai și-a publicat primele rezultate și sunt foarte promițătoare. Ele dezvăluie cele mai precise măsurători ale parametrilor neutrino din istorie, potrivit Live Science.
După ce au operat detectorul — Observatorul Subteran de Neutrini Jiangmen (JUNO), situat în sudul Chinei — timp de aproape două luni, cercetătorii au reușit să măsoare parametrii diferitelor tipuri sau „arome” de neutrini cu o precizie fără precedent.
› Vezi galeria foto ‹
Rezultatele restrâng valoarea a doi parametri-cheie ai neutrinilor: unghiul de mixare care descrie modul în care diferitele stări de masă ale neutrinilor se combină pentru a forma aromele de neutrini, și diferența pătratică dintre aceste stări de masă.
„Înainte de a porni JUNO, acești parametri au fost obținuți dintr-o lungă serie de experimente… O jumătate de secol de efort este distilată în valoarea numerică a acestor doi parametri”, a declarat, pentru Live Science, Gioacchino Ranucci, purtător de cuvânt adjunct al JUNO. „În 59 de zile am depășit 50 de ani de măsurători. Asta arată cât de puternic este JUNO.”
Ce sunt neutrinii, cunoscuți ca „particule-fantomă”
Primele rezultate ale facilității au fost publicate pe serverul de preprinturi arXiv și au fost înaintate revistei Chinese Physics C pentru evaluare colegială.
Neutrinii sunt poate cei mai misterioși dintre particulele cunoscute. În fiecare secundă, trilioane dintre ei trec prin corpul tău. Totuși, interacționează extrem de rar cu tine sau cu orice altă materie și cântăresc aproape nimic, motiv pentru care sunt supranumiți „particule-fantomă”. Acest lucru face ca neutrinii să fie unele dintre cele mai dificile particule de studiat, deoarece majoritatea lor trec pur și simplu prin detectoare fără să lase nicio urmă.
Dar fizicienii sunt dornici să afle mai multe despre neutrini pentru că ei ar putea pune la încercare Modelul Standard al fizicii particulelor, cea mai bună explicație a lumii subatomice pe care o avem. Deși este o teorie extrem de de succes, nu este completă — iar un lucru pe care nu l-a prezis este faptul că neutrinii au masă.
Descoperirea că particulele-fantomă au, de fapt, masă (pentru care a fost acordat Premiul Nobel pentru fizică în 2015) se datorează unui fenomen numit oscilație de neutrini.
Neutrinii există în trei „arome” (electronici, muonici și tau), iar ei își schimbă identitatea pe măsură ce se deplasează prin timp și spațiu. Motivul acestui fenomen ciudat nu este încă pe deplin înțeles, dar ar putea deține cheia unei noi fizici.
„Singura poartă către fizica dincolo de Modelul Standard”
„Fenomenul oscilației înseamnă că neutrinii sunt până acum singura particulă pentru care există o proprietate pe care Modelul Standard nu o prezice”, a spus Ranucci. „Deci, neutrinii sunt singura poartă către fizica dincolo de Modelul Standard.”
Pentru a explora proprietățile neutrinilor și a investiga dincolo de Modelul Standard, oamenii de știință au construit detectoare mari adânc sub pământ. Aici, scoarța terestră acționează ca un scut natural împotriva majorității celorlalte particule, în timp ce particulele-fantomă trec prin ea și au șansa de a-și face simțită prezența în detector.
JUNO este cel mai nou și cel mai mare dintre aceste detectoare de neutrini. Este o sferă cu diametrul de 35 de metri, care conține 19.700 de tone (20.000 de tone metrice) de lichid scintilator. Acest lichid este special formulat pentru a interacționa cu un neutrin și a produce un flash de lumină. Pe marginea rezervorului se află senzori care pot localiza acest flash și pot furniza informații utile despre neutrinul care l-a generat.
Detectoarele anterioare de neutrini au funcționat pe același principiu. Dar JUNO este pur și simplu mult mai mare. Conține de 20 de ori mai mult lichid scintilator decât orice experiment anterior, făcând JUNO mult mai sensibil la neutrini. Acest lucru le-a permis fizicienilor să măsoare parametrii care descriu oscilația dintre diferitele „arome” de neutrini cu o precizie fără precedent, potrivit cercetătorilor.
O vânătoare de fizică nouă
Echipa JUNO are ambiții mari pentru viitor, iar aceste prime rezultate arată că sunt pe drumul cel bun pentru a-și atinge obiectivele. Cu mai mult timp și mai multe date, cercetătorii speră să obțină o precizie și mai mare asupra acestor parametri de oscilație.
Pe parcursul funcționării sale, JUNO ar putea rezolva mistere persistente din fizică. Fizicienii se așteaptă să poată ordona stările de masă ale neutrinilor de la cea mai grea la cea mai ușoară și poate chiar să găsească indicii despre de ce nu vedem la fel de multă antimaterie precum materie în univers.
Deocamdată, aceste particule fantomatice au oferit indicii tentante despre o fizică dincolo de teoriile noastre actuale. Cu detectoare de neutrini mai mari și mai performante, înțelegerea noastră despre univers devine tot mai clară.