Τα νετρίνα μπορούν να εξηγήσουν την χαμένη αντιύλη του σύμπαντος

Τα νετρίνα που παράγονται σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα στην Κίνα αλλάζουν τη γεύση τους πιο γρήγορα από το αναμενόμενο. Το αποτέλεσμα αυτό σημαίνει ότι οι φυσικοί σύντομα μπορούν να εξηγήσουν γιατί το σύμπαν είναι γεμάτο με ύλη, αντί για μια ακτινοβολία χωρίς κανένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό.

Το εσωτερικό του κυλινδρικού ανιχνευτή αντινετρίνο προτού γεμίσει με καθαρό υγρό σπινθηριστή, που βοηθά να αποκαλύπτονται οι αλληλεπιδράσεις αντινετρίνων με τις πολύ εξασθενημένες λάμψεις φωτός που εκπέμπουν. Ευαίσθητοι φωτοπολλαπλασιαστές βρίσκονται στα τοιχώματα του ανιχνευτή, έτοιμοι να ενισχύσουν και να καταγράψουν τις αποκαλυπτικές στιγμιαίες λάμψεις.

Κάθε νετρίνο ή αντινετρίνο έρχεται σε τρεις γεύσεις: ηλεκτρονίου, μιονίου και ταυ. Καθώς ταξιδεύουν μέσα στο χώρο, τα σωματίδια αυτά μπορούν να μετατρέψουν τη γεύση τους από τη μία μορφή στην άλλη.

Αυτή η ικανότητα μετατροπής της γεύσης μετριέται με τρεις παραμέτρους, που ονομάζονται ανάμειξη γωνιών: θ₁₂, θ₂₃ και θ₁₃. Μέχρι πρόσφατα, μόνο οι δύο πρώτες γωνίες ανάμειξης είχαν μετρηθεί. Στη συνέχεια, τον Ιούνιο του περασμένου έτους, το πείραμα T2K στην Ιαπωνία εντόπισε νετρίνα μιονίου να μετατρέπονται σε νετρίνα ηλεκτρονίων, παρέχοντας προκαταρκτικές εκτιμήσεις για το θήτα13.

Αλλά οι παρατηρήσεις στο πείραμα T2K εξαρτώνται από άλλες γωνίες ανάμειξη. "Έτσι, ήταν δύσκολο να εντοπίσουμε μια μοναδική τιμή για το θ₁₃”, λέει ο Kam-Luk Biu στο Πανεπιστήμιο Μπέρκλεϊ. Τώρα, ερευνητές στο πείραμα νετρίνων του αντιδραστήρα Daya Bay, στη νότια Κίνα, κατάφεραν ακριβώς αυτό.

Το πείραμα Daya Bay παρακολουθεί αντινετρίνα ηλεκτρονίων που παράγονται από έξι πυρηνικούς αντιδραστήρες στο Daya Bay. Χρησιμοποιήθηκαν για αυτό τον σκοπό δύο σετ ανιχνευτών: το ένα τοποθετήθηκε μερικές εκατοντάδες μέτρα από τους αντιδραστήρες, και το άλλο σε μια απόσταση 2 χιλιομέτρων. Οι πιο απομακρυσμένοι ανιχνευτές είδαν λιγότερα αντινετρίνα ηλεκτρονίων από ότι οι κοντινοί ανιχνευτές, διότι, όπως ταξιδεύουν συνέβησαν μερικές αλλαγές στις άλλες γεύσεις αντινετρίνων, που οι ανιχνευτές δεν μπορούσαν να δουν.

Μεγαλύτερη από την αναμενόμενη

Η διαφορά εξαρτάται κυρίως από τον παράγοντα θ₁₃, εξηγεί ο Luk, εκπρόσωπος για το πείραμα. Το αποτέλεσμά τους είχε ανακοινωθεί στις 8 Μαρτίου σε ένα σεμινάριο στο Ινστιτούτο Φυσικής Υψηλής Ενέργειας στο Πεκίνο. "Τελικά γνωρίζουμε το μέγεθος του θ₁₃. Δεν είναι τόσο μικρό όσο νομίζαμε παλιά."

"Το αποτέλεσμα είναι τεράστιο," πιστεύει ο Francis Halzen του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν-Μάντισον και επικεφαλής του Τηλεσκοπίου Νετρίνων IceCube στο Νότιο Πόλο. Το αποτέλεσμα σημαίνει ότι οι φυσικοί μπορεί πλέον να κάνουν πειράματα για να διαπιστώσουν αν τα νετρίνα συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα αντινετρίνα – κάτι που θα ήταν δύσκολο αν το θ₁₃ ήταν μικρό.

Τέτοια πειράματα θα μπορούσαν να μας δώσουν ενδείξεις ως προς το γιατί το σύμπαν είχε μια προτίμηση στην ύλη κι όχι στην αντιύλη λίγες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Χωρίς μια τέτοια προκατάληψη, όλη η ύλη θα είχε εξαϋλωθεί από την αντιύλη σε ακτινοβολία.

"Το θ₁₃ είναι τόσο μεγάλο όσο θα μπορούσαμε να ελπίζουμε για ένα εκπληκτικό αποτέλεσμα, που σίγουρα βάζει τη Φυσική Νετρίνων πολύ μπροστά," λέει ο Halzen. "Γνωρίζουμε τώρα ότι μπορούμε να προχωρήσουμε στο επόμενο σύνορο της φυσικής."

Πηγή: New Scientist