Οι ΗΠΑ θα μπορούν να στείλουν ακτίνες νετρίνων στην Ιαπωνία

Από σελίδα του PhysicsWeb, 6 Μαρτίου 2002

Μια ακτίνα νετρίνων θα μπορούσε να πυροδοτηθεί σχεδόν δέκα χιλιάδες χιλιόμετρα μέσω της Γης, σε ένα πείραμα που προτάθηκε από τον Fritz DeJongh στο Fermilab. Ο DeJongh ελπίζει να πείσει τους Ιάπωνες σωματιδιακούς φυσικούς να χτίσουν έναν νέο ανιχνευτή στο χώρο του SuperKamiokande για να αναλύσουν μια ακτίνα  νετρίνων που θα σταλεί από μια ισχυρή γεννήτρια, που αυτήν την περίοδο βρίσκεται υπό κατασκευή στο Fermilab στις ΗΠΑ. Περνώντας μέσα από τόσο πολύ ύλη, θα πρέπει η ακτίνα να αλλάξει με έναν τρόπο που να καθιστά πιθανή την ανακάλυψη των μαζών των τριών διαφορετικών τύπων του νετρίνο, και συγχρόνως τη μελέτη της "παραβίασης του φορτίου-ισοτιμίας" (CP violation) (arXiv.org/abs/hep-ex/0203005).

Τα νετρίνα είναι δύσκολο να μελετηθούν επειδή έχουν πάρα πολύ λίγη μάζα και αλληλεπιδρούν μόνο μέσω της ασθενούς δύναμης με την ύλη. Επίσης "ταλαντεύονται" μεταξύ τριών πιθανών "γεύσεων" - νετρίνο ηλεκτρονίου, μιονίου και ταυ - κάθε μια από τις οποίες έχει και μια διαφορετική μάζα. Οι προηγούμενες παρατηρήσεις αυτών των ταλαντώσεων έχουν αποκαλύψει τις διαφορές μεταξύ αυτών των μαζών, αλλά δεν έχουν ανακαλυφθεί οι ίδιες οι μάζες τους.

Αλλά ο DeJongh θεωρεί ότι ένα πείραμα "μακράς απόστασης", στο οποίο οι ακτίνες των νετρίνων και των αντι- νετρίνων θα στέλνονται μέσω της Γης θα μπορούσε να συνδυαστεί με τα υπάρχοντα αποτελέσματα για να καθορίσει έτσι τις μάζες των τριών γεύσεων. Με το ταξίδι των 9.300 χιλιομέτρων από το Fermilab στον ανιχνευτή του SuperKamiokande στην Ιαπωνία, οι ακτίνες θα περνούσαν μέσω αρκετής ύλης για να αυξήσουν 20 φορές, τον αριθμό των ταλαντώσεων είτε στο νετρίνο είτε στα αντι-νετρίνο.

Το ενισχυμένο σήμα θα επέτρεπε επίσης στους φυσικούς να συγκρίνουν τη διαφορετική συμπεριφορά ταλάντωσης των νετρίνων και των αντι-νετρίνων. Νωρίτερα τα πειράματα "μικρής απόστασης" ήταν ανίκανα να παραγάγουν αυτήν την επίδραση, επειδή οι ακτίνες πέρασαν μέσω επίσης μικρής ύλης.

Ένα τέτοιο πείραμα θα έδινε επίσης νέες ιδέες στη "παραβίαση φορτίου-ισοτιμίας", ένα φαινόμενο που προτείνεται για να εξηγήσει γιατί τα σωματίδια δεν είναι ακριβώς αντίθετα των αντισωματίων τους. Η παραβίαση φορτίου-ισοτιμίας θα μπορούσε να βοηθήσει ώστε να εξηγηθεί γιατί υπάρχει περισσότερη ύλη από αντι-ύλη στον Κόσμο, αφού θεωρείται ότι έχουν παραχθεί σε ίσες ποσότητες μετά το Big Bang.

Σύμφωνα με τον DeJongh, η κατασκευή ενός νέου ανιχνευτή στην Ιαπωνία θα πρέπει να αρχίσει περίπου το 2006 για να συμπίπτει με την ολοκλήρωση της νέας ακτίνας νετρίνων στο Fermilab. Έχει παρουσιάσει ήδη την ιδέα του στους φυσικούς στην Ιαπωνία, και είναι αισιόδοξος για το πρόγραμμα αυτό, αν και πρέπει να επιτευχθεί ακόμα μια συμφωνία. Παραδέχεται ότι οι σωματιδιακοί φυσικοί είναι πιθανό να είναι δύσπιστοι έως ότου τους δοθούν περισσότερες λεπτομέρειες.

"Η επιστημονική κοινότητά μας συνολικά, περνά μέσω αυτής της διαδικασίας στο μέλλον," λέει ο DeJongh στο PhysicsWeb.

Η περιοχή στο SuperKamiokande έχει ήδη ανιχνεύσει τα νετρίνο μέσω του εργαστηρίου φυσικής σωματιδίων, KEK,  περίπου 250 χιλιόμετρα μακριά, αν και ο ανιχνευτής του υπέστη πρόσφατα ένα ατύχημα και είναι αυτή τη περίοδο εκτός λειτουργίας. Υπάρχουν επίσης σχέδια για να στείλουν ακτίνες νετρίνων από το CERN στην Γενεύη μέχρι στο υπόγειο εργαστήριο του Gran Sasso στην Ιταλία, 730 km μακρυά, και από το Fermilab κοντά στο Σικάγο έως το πείραμα του Soudan, 710 km μακρυά στην Minnesota.