Νέα ανακάλυψη νετρίνο ρίχνει φως στη δομή της ύλης

Από την Καθημερινή 22-Ιουλίου-2000

Ελληνες ερευνητές συμμετέχουν σε διεθνές πείραμα για το νετρίνο
Απαντήσεις για τη δομή του σύμπαντος θα αποκομίσουμε από την ανακάλυψη διεθνούς επιστημονικής ομάδας, στην οποία μετέχουν και Ελληνες επιστήμονες. Οι ερευνητές πέτυχαν να καταγράψουν πειραματικά την ύπαρξη των μικροσκοπικών σωματιδίων του νετρίνο.

Ενα από τα τελευταία μυστήρια της δομής της ύλης απαντήθηκε χθες από ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου Φέρμι στο Σικάγο των ΗΠΑ. Διεθνής ομάδα ερευνητών ανακοίνωσε ότι κατάφερε να εντοπίσει το νετρίνο ταυ, το οποίο θεωρείται ένα από τα μικρότερα δομικά στοιχεία της ύλης. Η ομάδα των 54 φυσικών από τις ΗΠΑ, την Ιαπωνία, τη Νότιο Κορέα αλλά και την Ελλάδα, χρησιμοποίησε έναν από τους ισχυρότερους επιταχυντές ύλης στον κόσμο, το Τέβατρον του Εργαστηρίου Φέρμι, για να εξαπολύσει 100 τρισεκατομμύρια νετρίνο σε φωτογραφικό γαλάκτωμα, αντίστοιχο με αυτό που χρησιμοποιούν οι φωτογράφοι. Τέσσερα από τα νετρίνο αυτά άφησαν μικροσκοπικά, αλλά διακριτά ίχνη στο γαλάκτωμα.

Βελόνες στ' άχυρα

Αν και η ύπαρξη των ταυ νετρίνο έχει διατυπωθεί ως θεωρητική υπόθεση εδώ και 25 χρόνια, δεν ήταν δυνατός ο πειραματικός εντοπισμός τους, μιας και η δημιουργία τους απαιτεί τη δαπάνη μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας. Τα νετρίνο έχουν επίσης την ιδιότητα να διαπερνούν την ύλη χωρίς να αφήνουν ίχνη. «Μόλις καταφέραμε να αποδείξουμε την ύπαρξη του ταυ νετρίνο. Τα σωματίδια αυτά είναι πολύ περίεργα και δεν μπορούμε να τα θεωρούμε δεδομένα», αναφέρει η δρ Ρετζίνα Ραμέικα, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

«Αναζητώντας για λίγα γεγονότα αλληλεπίδρασης του ταυ νετρίνο είναι σαν να ψάχνει κανείς να βρει βελόνες μέσα σε αχυρώνα», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας του Πανεπιστημίου Αθηνών, αναπληρωτής καθηγητής Γιώργος Τζανάκος του Τομέα Πυρηνικής Φυσικής και Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων, ο οποίος συμμετέχει στο ερευνητικό πρόγραμμα. «Πιστεύουμε στη θεωρία του Καθιερωμένου Προτύπου, αλλά μόνο το πρόσφατο πείραμα απέδειξε την ύπαρξη του σωματιδίου αυτού».

Η σπουδαιότητα τη ανακάλυψης έγκειται στη δυσκολία ανίχνευσης σωματιδίων ηλεκτρικά ουδέτερων και ασθενώς αλληλεπιδρόντων με την ύλη.

Από τις 6 εκατομμύρια αλληλεπιδράσεις που κατέγραψε το πείραμα του Εργαστηρίου Φέρμι, 1.000 αποτέλεσαν ενδιαφέροντα υποψήφια γεγονότα για παρατήρηση του ταυ νετρίνο και από αυτές, μόνο 4 αναγνωρίσθηκαν με βεβαιότητα ως στοιχεία παρατήρησης του σωματιδίου, αναφέρει ο Νίκος Τράκας, καθηγητής του ΕΜΠ και μέλος του Δ.Σ. της Ελληνικής Εταιρείας Σπουδών Φυσικής Υψηλών Ενεργειών.

«Το ταυ νετρίνο αφήνει ένα ίχνος της τροχιάς του στα στρώματα του φωτογραφικού γαλακτώματος, όπως ακριβώς και το φως αφήνει το σημάδι του πάνω σε ένα φωτογραφικό φιλμ, αλλά κατά ένα τρισδιάστατο τρόπο», εξηγεί ο Βιτόριο Παολόνε, μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Χρησιμοποιώντας ειδικές συσκευές ανίχνευσης, δημιουργήσαμε τρισδιάστατες εικόνες των τροχιών των σωματιδίων όπως καταγράφηκαν από το φωτογραφικό γαλάκτωμα. Το κύριο χαρακτηριστικό σήμα ενός ταυ νετρίνο είναι μία τροχιά με μία αλλαγή στην κατεύθυνσή της, που δείχνει ότι το ταυ νετρίνο διασπάσθηκε λίγο χρονικό διάστημα μετά τη δημιουργία του».

«Θεμέλιος λίθος»

Τα νετρίνο είναι σωματίδια ουδέτερου ηλεκτρικού φορτίου, με ελάχιστη ή μηδενική μάζα, τα οποία σπάνια αλληλεπιδρούν με την ύλη. Δημιουργούνται από την αποσάθρωση ραδιενεργών υλικών και από τις πυρηνικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην επιφάνεια του ήλιου. Το ταυ νετρίνο ήταν το ένα από τα δύο στοιχειώδη σωματίδια, των οποίων η ύπαρξη δεν είχε αποδειχθεί πειραματικά, στην ευρεία συνεκτική θεωρία για τη δομή της ύλης, γνωστή με το όνομα Καθιερωμένο Πρότυπο. Η θεωρία αυτή περιγράφει τις ιδιότητες όλων των γνωστών συστατικών που αποτελούν την ύλη: κουάρκς, πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια και νετρίνο.

Το τελευταίο σωματίδιο, του οποίου η ύπαρξη δεν έχει διαπιστωθεί πειραματικά, το Μποζόνιο Χιγκς, θεωρείται ότι επιτελεί ρόλο θεμέλιου λίθου στο Καθιερωμένο Πρότυπο. Το νετρίνο, σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο, δεν έχει μάζα. Το πείραμα της Σούπερ-Καμιοκάντε στην Ιαπωνία πριν από δύο χρόνια, απέδειξε ότι τα νετρίνο έχουν αμελητέα μάζα, χωρίς, όμως, αυτή να μετρηθεί. Η μέτρηση της μάζας του νετρίνο θα βοηθήσει στην κατανόηση θεμελιωδών ερωτημάτων, όπως κατά πόσον τα περιπλανώμενα νετρίνο στο διάστημα επηρεάζουν τη μάζα του σύμπαντος.

Ο φυσικός Βόλφγκανγκ Πάουλι διατύπωσε πρώτος τη θεωρία ύπαρξης των νετρίνο, τη δεκαετία του 1930, σε μία προσπάθεια να δικαιολογήσει την απώλεια της ενέργειας που παρατηρείται κατά τη διάσπαση ραδιενεργών υλικών. Η αλληλεπίδραση των σωματιδίων αυτών με την ύλη είναι τόσο περιορισμένη, που οι φυσικοί χρειάσθηκαν σχεδόν 30 χρόνια για να τη διαπιστώσουν πειραματικά.

Δείτε και τα σχετικά άρθρα

• Ξεκίνησε ο νέος ανιχνευτής των νετρίνων

• Τα νετρίνο θα αλλάξουν το καθιερωμένο πρότυπο της Φυσικής