Nevtrini so nerazložljivi subatomski delci, ustvarjeni v najrazličnejših jedrskih procesih. Njihovo ime, ki pomeni "malo nevtralnega", se nanaša na dejstvo, da nimajo električnega naboja. Od štirih temeljnih sil v vesolju nevtrini delujejo le z dvema - gravitacijo in šibko silo, ki je odgovorna za radioaktivno razpadanje atomov. Ker nimajo skoraj nobene mase, potujejo skozi vesolje s skoraj svetlobno hitrostjo.
Nešteto nevtrinov je nastalo le del sekunde po velikem udaru. Ves čas nastajajo novi nevtrini: v jedrskih srcih zvezd, v pospeševalcih delcev in atomskih reaktorjih na Zemlji, med eksplozivnim propadom supernov in ko propadajo radioaktivni elementi. To pomeni, da je v vesolju v povprečju milijardo krat več nevtrinov kot protonov, pravi fizičarka Karsten Heeger z univerze Yale v New Havenu v Connecticutu.
Kljub vseprisotnosti nevtrini za fizike večinoma ostajajo skrivnost, saj so delci tako težko ujeti. Nevtrini se pretakajo skozi večino materije, kot da bi šli svetlobni žarki skozi prozorno okno, ki komajda vplivajo na vse ostalo. Približno 100 milijard nevtrinov v tem trenutku prehaja skozi vsak kvadratni centimeter vašega telesa, čeprav ne boste čutili ničesar.
Odkrivanje nevidnih delcev
Neutrinovi so bili najprej postavljeni kot odgovor na znanstveno enigmo. V poznem 19. stoletju so se raziskovalci zmedli nad pojavom, znanim kot beta razpad, pri katerem jedro znotraj atoma spontano odda elektron. Zdelo se je, da beta razpad krši dva osnovna fizična zakona: ohranjanje energije in ohranitev trenutka. Pri beta razpadu se je zdelo, da ima končna konfiguracija delcev nekoliko premalo energije, protoni pa mirujejo, namesto da bi trkali v nasprotni smeri elektrona. Šele leta 1930 je fizik Wolfgang Pauli predlagal idejo, da bi iz jedra lahko odletel dodaten delček, ki bi s seboj nosil manjkajočo energijo in zagon.
"Naredil sem grozno stvar. Postavil sem delec, ki ga ni mogoče zaznati," je Pauli dejal prijatelju in omenil dejstvo, da je bil njegov hipotezirani nevtrino tako srhljiv, da bi komajda posegel v karkoli in bi imel malo ali nič mase .
Več kot četrt stoletja pozneje sta fizika Clyde Cowan in Frederick Reines zgradila detektor nevtrinov in ga postavila zunaj jedrskega reaktorja v atomski elektrarni reke Savannah v Južni Karolini. Njihov eksperiment je uspel odtrgati nekaj od sto bilijonov nevtrinov, ki so leteli iz reaktorja, Cowan in Reines pa sta Pauliju ponosno poslala telegram, da sta ga obvestila o njihovi potrditvi. Reines bi leta 1995 osvojil Nobelovo nagrado za fiziko - do takrat je Cowan umrl.
Toda od takrat nevtrini nenehno kljubujejo pričakovanjem znanstvenikov.
Sonce proizvaja kolosalno število nevtrinov, ki bombardirajo Zemljo. Sredi 20. stoletja so raziskovalci zgradili detektorje za iskanje teh nevtrinov, vendar so njihovi poskusi vseeno kazali odstopanje, saj so odkrili le približno tretjino napovedanih nevtrinov. Ali pa je bilo nekaj narobe z astronomskimi modeli sonca ali pa se je dogajalo nekaj nenavadnega.
Fiziki so na koncu ugotovili, da nevtrini verjetno prihajajo v treh različnih okusih ali vrstah. Navadni nevtrino imenujemo elektronski nevtrino, vendar obstajata tudi dva druga okusa: muonski nevtrino in tau nevtrino. Ko prehajajo razdaljo med soncem in našim planetom, nevtrini nihajo med temi tremi vrstami, zato so tisti zgodnji poskusi - ki so bili zasnovani le za iskanje enega okusa - - manjkali dve tretjini njihovega skupnega števila.
Toda samo delci, ki imajo maso, lahko prestanejo to nihanje v nasprotju s prejšnjimi predstavami, da so nevtrini brez mase. Medtem ko znanstveniki še vedno ne poznajo natančnih mas vseh treh nevtrinov, so poskusi ugotovili, da mora biti najtežji od njih vsaj 0,0000059 krat manjši od mase elektrona.
Nova pravila za nevtrine?
Leta 2011 so raziskovalci v projektu Oscilacija z eksperimentom Emulsion-tRacking aparata (OPERA) v Italiji povzročili svetovno senzacijo z objavo, da so zaznali nevtrine, ki potujejo hitreje od hitrosti svetlobe - domnevno nemogoče podjetje. Čeprav so bili rezultati v medijih široko objavljeni, so bili rezultati znanstvene skupnosti sprejeti z veliko mero skepse. Manj kot leto dni kasneje so fiziki spoznali, da je napačno ožičenje posnemalo ugotovitev hitrejšega od svetlobe in nevtrini so se vrnili v področje delcev kozmičnih zakonov.
Toda znanstveniki morajo še veliko naučiti o nevtrinih. Pred kratkim so raziskovalci iz eksperimentalnega eksperimenta Mini Booster Neutrino (MiniBooNE) iz Fermijevega nacionalnega pospeševalnega laboratorija (Fermilab) blizu Chicaga zagotovili prepričljive dokaze, da so odkrili novo vrsto nevtrina, imenovano sterilni nevtrino. Takšna ugotovitev potrjuje prejšnjo anomalijo, ki so jo opazili pri tekočem scintillatorju Neutrino detektor (LSND), poskusu v Nacionalnem laboratoriju Los Alamos v Novi Mehiki. Sterilni nevtrini bi porabili vso znano fiziko, ker se ne ujemajo s tistim, kar je znan kot standardni model, okvir, ki razlaga skoraj vse znane delce in sile, razen gravitacije.
Če bi novi rezultati MiniBooNE zdržali, "To bi bilo ogromno; to presega standardni model; za to bi bili potrebni novi delci ... in povsem nov analitični okvir," je za Live Science povedala fizičarka delcev Kate Scholberg z univerze Duke.
