Încă nu știm care este masa unui neutrin, ceea ce înseamnă că ,,există încă multe activități interesante de făcut”, spune Chanda Prescod-Weinstein.
În timpul ultimului an de liceu, în 1998, mama m-a anunțat cu emoție că neutrinii au masă. Nu-mi păsa și nu îmi puteam da seama de ce a făcut-o. La acea vreme, nu mi-am dat seama cât de interesant este acest lucru. Nici măcar nu știam ce este un neutrin și credeam arogant că, nu erau extrem de importanți, din moment ce nu auzisem prea multe despre aceștia. Când Takaaki Kajita și Arthur B. McDonald au obținut premiul Nobel în 2015, pentru rolul lor în ceea ce descoperiseră, am început să caut mai multe despre aceste particule ciudate.
Neutrinii sunt, în opinia mea, cei mai ciudați și convingători membri ai colecției pe care o numim Modelul Standard al fizicii particulelor. Ei trec constant prin organismul nostru și sunt greu de văzut. Ele se încadrează în familia de particule numite leptoni. Probabil că sunteți familiarizați cu un lepton: electronul. Ceilalți doi leptoni încărcați se numesc muon și tau.
Neutrinii sunt o ramură diferită a familiei leptonilor și, precum o altă particulă despre care probabil ați auzit – neutronul – neutrinii nu au sarcină electrică. Cu toate acestea, neutrinii sunt speciali într-un mod în care neutronii nu sunt, deoarece sunt particule fundamentale care nu pot fi divizate în părți constitutive mai mici, în timp ce neutronii sunt efectiv din quark.
În ciuda diferențelor lor de încărcare, familia leptonilor prezintă moduri interesante. Fiecare lepton încărcat are un partener neutrin, deci există trei tipuri de neutrini: neutrini electroni, neutrini muoni și neutrini tau. Aceste parteneriate nu sunt doar o chestiune de a numi o convenție, ci au un sens bine definit. De fapt, cele șase particule de leptoni sunt organizate în trei generații.
Electronii sunt din prima generație, muonii sunt din de-a doua și taus-ul din cea de-a treia, iar particulele din generațiile superioare tind să se descompună în particule din generațiile inferioare
„Neutrinii sunt cei mai ciudați membri ai colecției pe care o numim Modelul Standard al fizicii particulelor”.
Curios, aceste trei particule își obțin masa prin interacțiuni cu celebrul boson Higgs, dar din punct de vedere matematic, interacțiunile cu Higgs lasă neutrinul fără masă. De aceea, masa neutrinului este un subiect atât de interesant.
Kajita și McDonald au primit premiul Nobel, aceștia jucând rolul principal în studiul oscilațiilor de neutrini, care apar dacă neutrinul are masă. Impresionant este faptul că, în mod eficient, se creează un neutrin cu o singură particularitate, dar atunci când este măsurat, are o altă particularitate. Cu alte cuvinte, dacă faceți un neutrin muon, atunci când îl măsurați, ar putea fi un neutrin tau.
De fapt, în 1998, oamenii de știință care au luat parte la realizarea experimentului Super-Kamiokande din Japonia, au observat acest neutrin muon în momentul tranziției către neutrinul tau. Particulele cu energie mare, numite raze cosmice, lovesc, în mod regulat, atmosfera și atunci când se întâmplă, produc neutrini muon. Acestea lovesc Pământul din toate unghiurile, așa se explică cum neutrinii trec prin materia cotidiană atât de ușor. Experimentul Super-K a observat că neutrinii care provin din cer erau neutrini muoni, dar cei care veneau pe Pământ erau neutroni tau, atunci având loc oscilații neutrine.
Neutrinii au fost descoperiți în anii 1950, însă masa acestora nu a fost luată în considerare timp de 50 de ani. Astăzi, nu avem însă o măsurare precisă, dar am confirmat valoarea maximă a masei lor. Aceasta înseamnă că am reușit să scriem ipoteza conform căreia materia întunecată este formată din neutroni. Masa lor maximă este mult prea mică.
„Ceea ce avem nevoie este o teorie care să explice de ce neutrinii au o masă mică, non-zero, iar atunci când ești un teoretician ca mine, aceasta este o veste foarte bună”, afirmă Chanda Prescod-Weinstein, cosmolog american
