Znajdź zawartość

Międzynarodowy zespół uczonych poinformował, że neutrino podróżują szybciej od światła. Jeśli doniesienia te się potwierdzą, jesteśmy być może świadkami olbrzymiego przełomu w fizyce. Antonio Ereditato, rzecznik prasowy grupy, stwierdził, że prowadzone wielokrotnie w ciągu ostatnich trzech lat eksperymenty wykazały, że neutrino wysyłane z CERN-u do włoskiego wykrywacza neutrin Borexino przybywały tam o 60 nanosekund szybciej, niż mogłoby przybyć światło. Jesteśmy pewni naszych wyników. Sprawdzaliśmy je wielokrotnie, braliśmy pod uwagę wszystko, co mogło je zakłócić. Teraz chcemy, by sprawdziły je niezależne zespoły naukowe - mówił Ereditato. Założenie, że nic nie może podróżować szybciej niż światło wynika ze szczególnej teorii względności Einsteina. Prędkość światła i przekonanie o jej nieprzekraczalności to jeden z kluczowych elementów Modelu Standardowego. Podczas eksperymentów prowadzonych w ramach projektu OPERA z CERN-u do Gran Sasso wysłano 15 000 wiązek neutrino. CERN od Gran Sasso dzieli 730 kilometrów. Światło przebyłoby taką odległość w 2,4/1000 części sekundy. Neutrino były o 60 nanosekund szybsze. To maleńka różnica, jednak niezwykle ważna. Odkrycie jest tak niesamowite, że każdy powinien bardzo ostrożnie do niego podchodzić - dodał Ereditato.

Europejscy fizycy poinformowali, że 2 października udało im się sfotografować neutrino. Sfotografowana cząstka została przesłana pod Ziemią z instytutu CERN w Szwajcarii od Włoskiego Instytutu Badań Nuklearnych w San Grasso. Podróż na odległość 730 kilometrów zajęła jej około 2,4 milisekundy. Neutrino to cząstka elementarna pozbawiona ładunku elektrycznego, która ma masę bliską zeru. Dlatego też bez wysiłku przenika przez materię. Każdego dnia przez nasze ciała przenikają biliony takich cząstek. Naukowcy wyróżniają trzy rodzaje neutrino: neutrino elektronowe, neutrino mionowe i neutrino taonowe. Od 2006 roku CERN zaczął ‘wystrzeliwać’ neutrino ze swojego akceleratora w pobliżu Genewy. Część z nich wykryto w detektorze Borexino w San Grasso. Ostatnio naukowcy postanowili wykorzystać specjalną błonę, stworzoną z warstw ołowiu i błony filmowej, by uwiecznić na niej efekt uderzenia neutrino. W San Grasso zainstalowano 60 000 takich błon. W jedną z nich trafiło neutrino mionowe pozostawiając widoczne ślady. Uczeni mówią, że ich doświadczenie być może pozwoli na rozwiązanie jednej z największych zagadek astronomii – odnalezienie zaginionej masy wszechświata. Naukowcy oceniają bowiem, że masa, którą jesteśmy w stanie zobaczyć, stanowi około 10% rzeczywistej masy wszechświata. Przez wiele lat sądzono, że neutrino nie mają masy. Dopiero eksperymenty przeprowadzone w japońskim laboratorium Super-Kamiokande wykazały, że jednak ją mają. Europejskie doświadczenia pozwolą potwierdzić i uszczegółowić japońskie dane. CERN wysłał w kierunku San Grasso neutrino mionowe z nadzieją, że na błonie zostanie uwidocznione neutrino taonowe. Jeśli by się tak stało, byłoby to potwierdzeniem teorii, że neutrino mogą oscylować pomiędzy swoimi trzema formami. A występowanie takiej oscylacji można wyjaśnić tylko tym, że neutrino ma masę. Na razie w Borexino nie złapano neutrino taonowego. Naukowcy chcą zwiększyć liczbę zainstalowanych błon do 150 000.

Międzynarodowy zespół naukowców po raz pierwszy wykrył niskoenergetyczne neutrino i zbadał z jaką częstotliwością cząstki te docierają na Ziemię. Odkrycie, dokonane za pomocą detektora Borexino, potwierdza teorie dotyczące budowy Słońca i innych gwiazd. Przy okazji potwierdzono teorię, że neutrino oscyluje pomiędzy trzema formami: elektronową, mionową i taonową. W środku naszej gwiazdy zachodzi nieprzerwana zamiana wodoru w hel. Przy okazji produkowane są olbrzymie ilości energii. W wyniku reakcji zachodzących w Słońcu powstają też neutrina, które po około ośmiu minutach od powstania docierają do Ziemi. Tymczasem energia cieplna powstała w tym samym momencie dociera do nas dopiero po 50 000 lat, gdy wydostanie się na powierzchnię Słońca. Badania wnętrza gwiazdy są możliwe m.in. dzięki badaniom neutrino. Naukowców szczególnie interesują neutrino powstające w fazie 7Be, krytycznej dla tworzenia się słonecznej energii. W ciągu ostatnich 10 lat uczeni obserwowali neutrino podczas licznych eksperymentów. Były to jednak cząstki odznaczające się wysoką energią, które są dość rzadkie (występują w stosunku 1:10000 w porównaniu do neutrino niskoenergetycznych). Niewiele więc mówiły o budowie Słońca i tym, co dzieje się w jego wnętrzu. Naukowców interesują jednak bardziej neutrino niskoenergetyczne. Tych nie udało się dotychczas zaobserwować. Umożliwił to dopiero Borexino, wyjątkowy detektor umieszczony ponad kilometr pod Ziemią. Borexino znajduje się pod górą Gran Sasso w Apeninach. Detektor jest kulą o średnicy 18 metrów, którą zbudowano z ułożonych koncentrycznie paneli, mających zatrzymywać wszelkie promieniowanie. Naukowcy chcą za jego pomocą badać neutrino, które bardzo słabo reagują z wszelką materią. Dlatego też konieczne stało się odfiltrowanie wszelkich innych cząstek docierających z kosmosu. Celowi temu służy zarówno głębokość, na jakiej umieszczono Borexino, jak i wyjątkowo czyste materiały (miliony razy bardziej czyste niż wykorzystywane przy produkcji układów scalonych), z których zostało stworzone. Ponadto otoczono je 2400 tonami wody, która stanowi dodatkowy filtr. Wewnątrz wspomnianej kuli znajdują się dwie mniejsze zbudowane z nylonu umieszczone jedna w drugiej. Obie zawierają specjalny organiczny płyn, z tym, że płyn w środkowej kuli jest czystszy. Borexino wypełnione jest siecią 2200 czujników, które rejestrują rozbłyski światła (fotony) powstające, gdy neutrino zderzy się z elektronem w płynie organicznym. Zbudowanie tak skomplikowanego urządzenia badawczego okazało się konieczne. Obserwacje wysokoenergetycznych neutrino wydawały się potwierdzać obowiązujące teorie, jednak nie dawały ostatecznego dowodu. Do jego uzyskanie konieczne było schwytanie niskoenergetycznego neutrino. O tym, jak trudnej sztuki dokonano może świadczyć chociażby fakt, że w każdej sekundzie przez ciało każdego mieszkańca Ziemi przenika około 100 bilionów neutrino nie czyniąc nam żadnej szkody.