Particula „Superman”, extrem de rară, surprinsă de cercetători în timpul transformării

Pentru doar a treia oară, fizicienii au detectat particule elementare denumite neutrini în timp ce se transformau din muoni în particule tau, pe parcursul unei călătorii de câteva sute de kilometri, între două laboratoare.

‘Acest lucru demonstrează că neutrinii muoni reprezintă un fel de particulă Superman: Aceştia se refugiază într-o cabină telefonică, undeva pe parcurs, şi se transformă în altceva’, a comentat Pauline Gagnon, fizician la Universitatea Indiana, care nu a participat însă la acest experiment.

Noua descoperire oferă fundament teoriei că neutrinii pot oscila de la un tip la altul, motiv probabil pentru care fizicienii nu pot detecta decât un număr foarte mic de neutrini proveniţi din Soare, comparativ cu volumul de neutrini emis de stea.

Reacţiile nucleare care alimentează cu energie Soarele produc şi un număr masiv de neutrini solari – particule fără sarcină electrică propulsate în toate direcţiile şi care au proprietatea de a trece neobservate (fără a interacţiona) prin materia ordinară, conform fizicianului Antonio Ereditato de la Universitatea din Berna (Elveţia), membru al echipei care a realizat acest experiment denumit OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus).

„Fiecare centimetru pătrat din corpul nostru este străbătut în fiecare secundă de 60 de miliarde de neutrini solari”, a declarat Ereditato pentru LiveScience. Dar, în cadrul experimentelor desfăşurate în ultimii 20 de ani, oamenii de ştiinţă au reuşit să detecteze mult mai puţin neutrini proveniţi de la Soare decât era de aşteptat.

Explicaţia pentru raritatea observaţiilor acestor neutrini a fost propusă încă din 1957 de fizicianul italian Bruno Pontecorvo care susţinea că neutrinii oscilează între trei tipuri de particule: electroni, muoni şi particule-tau. Prin urmare, neutrinii par să fi dispărut pentru că încercăm să-i observăm într-o anumită stare în timp ce ei au trecut deja în alta.

Oamenii de ştiinţă au surprins numeroşi neutrini în momentul dispariţiei, dar observarea lor în momentul reapariţiei este mult mai rară – din 2010 au mai fost observaţi doar doi neutrini tau în momentul reapariţiei.

Pentru a observa aceste evenimente, fizicienii care participă la proiectul OPERA au trimis o undă de muoni de la laboratorul de fizică CERN din Elveţia, pe o distanţă de 730 de kilometri prin crusta terestră, până la Laboratorul Gran Sasso, săpat sub un munte în Italia. În timpul acestei călătorii, o mică parte dintre neutrini şi-au schimbat tipul în mod natural, iar când au ajuns la laboratorul italian o şi mai mică parte dintre ei au fost detectaţi de o ‘cameră’ de 4.000 de tone în timp ce se transformau într-o particulă similară şi apoi se descompuneau după o scurtă distanţă. Aceste evenimente produc o mică sclipire de lumină ce este înregistrată de una dintre cele 9 milioane de plăci fotografice pregătite, conform lui Pauline Gagnon.

Având în vedere faptul că neutrinii nu au sarcină electrică, ei interacţionează cu materia ordinară doar prin intermediul forţei nucleare slabe, ceea ce nu se întâmplă foarte des, conform lui Gagnon.

Neutrinii tau se transformă în particule tau care se deplasează în această stare doar pe distanţa de câţiva milimetri, descompunându-se apoi în hadroni, şi devenind astfel mai greu de detectat.

‘Neutrinii au o masă, dar măsurarea acestei mase este extrem de greu de făcut pentru că este extrem de mică’, mai adaugă ea. Însă, ţinând cont de faptul că masa neutrinilor determină cât de repede oscilează, dar şi frecvenţa cu care ar trebui detectaţi, observarea mai multor neutrini tau îi poate ajuta pe fizicieni să le măsoare masa.