Για πρώτη φορά άμεση ανίχνευση νετρίνου του ηλεκτρονίου στον LHC

2024-07-17 15:59:31

Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων, υπάρχουν τρεις τύποι (ή γεύσεις) νετρίνων – τα νετρίνα του ηλεκτρονίου (νe), νετρίνα του μιονίου (νμ) και νετρίνα του ταυ (ντ). Tα νετρίνα «ταλαντώνονται», που σημαίνει ότι μπορούν να αλλάζουν μεταξύ αυτών των τριών τύπων (γεύσεων). Η γεύση δεν είναι μόνιμο χαρακτηριστικό των νετρίνων αφού αλλάζει με το χρόνο. Συνεπώς τα νe, νμ και ντ δεν είναι στάσιμες καταστάσεις με συγκεκριμένες μάζες αλλά υπερθέσεις στάσιμων καταστάσεων, οι οποίες παριστάνονται με ν1, ν2 και ν3. Ας σημειωθεί ότι τα «πραγματικά» νετρίνα, αυτά που έχουν καθορισμένη μάζα και παραμένουν τα ίδια για πάντα, όπως συμβαίνει με όλα τα στοιχειώδη σωματίδια είναι τα ν1, ν2 και ν3, και όχι τα νe, νμ και ντ (διαβάστε σχετικά: Ποιό είναι το βαρύτερο νετρίνο; και Πόσο βαρύ είναι ένα νετρίνο;)

Τα νετρίνα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα στοιχειώδη σωματίδια που παίζουν σπουδαίο ρόλο στην σωματιδιακή φυσική

. Το γεγονός ότι διαθέτουν μικρή μεν, αλλά όχι αμελητέα μάζα, αποτελεί την μοναδική αναμφισβήτητη ανακάλυψη που δείχνει ότι υπάρχει άγνωστη φυσική πέραν του Καθιερωμένου Πρότυπου των στοιχειωδών σωματιδίων (σύμφωνα με το οποίο τα νετρίνα έχουν μηδενική μάζα). Τα νετρίνα βρίσκονται παντού γύρω μας. Χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε τρισεκατομμύρια νετρίνα διασχίζουν το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο. Μπορούν να διασχίσουν χωρίς να αλληλεπιδράσουν ακόμη και ολόκληρους πλανήτες. Ενώ λοιπόν είναι από τα πιο άφθονα σωματίδια στο σύμπαν, η παρατήρησή τους είναι πολύ δύσκολη αφού αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη.

Η ύπαρξη του νετρίνου προτάθηκε στις 4 Δεκεμβρίου του 1930 από τον Wolfgang Pauli σε μια απεγνωσμένη προσπάθεια να εξηγήσει την αρχή διατήρησης της ενέργειας στην διάσπαση βήτα. Ο Enrico Fermi κατάφερε να διατυπώσει μια κομψή θεωρία της διάσπασης β, η οποία περιλάμβανε το σωματίδιο που ονομάστηκε νετρίνο. Κανείς δεν μπορούσε να φανταστεί ότι αυτό το μικροσκοπικό σωματίδιο θα δημιουργούσε επανάσταση και στην σωματιδιακή φυσική και στην κοσμολογία. Πέρασαν αρκετά χρόνια μέχρι να ανιχνευθεί το νετρίνο, στην δεκαετία του 1950, όταν άρχισαν να παράγεται πολύ μεγάλος αριθμός νετρίνων στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Τον Ιούνιο του 1956, οι Frederick Reines και Clyde Cowan έστειλαν ένα τηλεγράφημα στον Pauli – ότι τα νετρίνα άφησαν τα ίχνη τους στον ανιχνευτή τους. Έτσι αποδείχθηκε ότι το σωματίδιο-φάντασμα ήταν ένα πραγματικό σωματίδιο.

Οι φυσικοί έχουν χρησιμοποιήσει τεράστιους ανιχνευτές με πολύπλοκο εξοπλισμό για να ανιχνεύσουν νετρίνα διαφόρων προελέυσεων. Οι προσπάθειές τους οδήγησαν τελικά στην παρατήρηση νετρίνων που προέρχονται από τον Ήλιο, τις κοσμικές ακτίνες, τα σουπερνόβα και άλλα κοσμικά αντικείμενα, καθώς και από επιταχυντές σωματιδίων και πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Πολύ δύσκολη ήταν η παρατήρηση νετρίνων που παράγονται μέσα σε επιταχυντές, όταν δύο δέσμες σωματιδίων συγκρούονται μεταξύ τους. Τελικά όμως, το 2023, δύο μεγάλα πειράματα, συγκεκριμένα το FASER (Forward Search Experiment) και το SND (Scattering and Neutrino Detector)@LHC, ανίχνευσαν για πρώτη φορά νετρίνα του μιονίου που παράχθηκαν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) από συγκρούσεις πρωτονίων, χρησιμοποιώντας τους κατάλληλους ανιχνευτές.

Πριν από λίγες ημέρες το πείραμα FASER ανέφερε την πρώτη άμεση ανίχνευση μιας ακόμα γεύσης – το νετρίνο του ηλεκτρονίου [First Measurement of tinanantsou.blogspot.gr

ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ