Неутрино са неуловими субатомни частици, създадени при голямо разнообразие от ядрени процеси. Името им, което означава „малко неутрално“, се отнася до факта, че те не носят електрически заряд. От четирите основни сили във Вселената неутрино взаимодействат само с две - гравитация и слаба сила, която е отговорна за радиоактивния разпад на атомите. Тъй като няма почти никаква маса, те цип през космоса с почти бързината на светлината.
Безброй неутрино се появиха части от секундата след Големия взрив. И непрекъснато се създават нови неутрино: в ядрените сърца на звезди, в ускорители на частици и атомни реактори на Земята, по време на експлозивния срив на свръхнови и когато гниет радиоактивни елементи. Това означава, че във Вселената има средно 1 милиард пъти повече неутрино от протоните, според физикът Карстен Хегер от университета Йейл в Ню Хейвън, Кънектикът.
Въпреки повсеместността си, неутрините до голяма степен остават загадка за физиците, защото частиците са толкова трудни за улавяне. Неутриноте преминават през повечето материи, сякаш са светлинни лъчи, минаващи през прозрачен прозорец, едва взаимодействащи с всичко останало съществуващо. Приблизително 100 милиарда неутрино преминават през всеки квадратен сантиметър от тялото ви в този момент, въпреки че няма да почувствате нищо.
Откриване на невидими частици
Нейтрино за първи път бяха позиционирани като отговор на научна загадка. В края на 19 век изследователите озадачават явление, известно като бета-разпад, при което ядрото в един атом спонтанно излъчва електрон. Бета разпадът изглежда нарушава два основни физически закона: запазване на енергията и запазване на инерцията. При бета разпадането крайната конфигурация на частиците изглежда има малко малко енергия и протона стои неподвижно, вместо да се чука в обратна посока на електрона. Едва през 1930 г. физикът Волфганг Паули предложи идеята, че допълнителна частица може да излети от ядрото, носейки със себе си липсващата енергия и инерция.
"Направих ужасно нещо. Постулирах частица, която не може да бъде открита", каза Паули на приятел, визирайки факта, че неговото хипотезирано неутрино е толкова призрачно, че едва ли взаимодейства с каквото и да е и няма да има почти никаква маса ,
Повече от четвърт век по-късно физиците Клайд Коуан и Фредерик Рейнс построиха детектор за неутрино и го поставиха извън ядрения реактор в атомната електроцентрала на река Савана в Южна Каролина. Експериментът им успя да забие няколко от стотиците трилиони неутрино, които летяха от реактора, а Коуън и Рейнс гордо изпратиха на Паули телеграма, за да го уведомят за потвърждението им. Рейнс щеше да спечели Нобеловата награда по физика през 1995 г. - по това време Коуан беше починал.
Но оттогава неутрино непрекъснато опровергава очакванията на учените.
Слънцето произвежда колосални числа неутрино, които бомбардират Земята. В средата на 20 век изследователите изграждат детектори, за да търсят тези неутрино, но експериментите им продължават да показват несъответствие, откривайки само около една трета от неутрино, което е било предвидено. Или нещо не беше наред с моделите на слънцето на астрономите, или се случи нещо странно.
В крайна сметка физиците разбраха, че неутрино вероятно се предлага в три различни вкуса или вида. Обикновеното неутрино се нарича електронно неутрино, но съществуват и два други аромата: муонно неутрино и тау неутрино. Докато преминават през разстоянието между Слънцето и нашата планета, неутрино се колебаят между тези три типа, поради което онези ранни експерименти - които са били предназначени само за търсене на един аромат - остават липсващи две трети от общия им брой.
Но само частици, които имат маса, могат да претърпят това колебание, противоречащо на по-ранните идеи, че неутрино са били без маса. Въпреки че учените все още не знаят точните маси и на трите неутрино, експериментите са определили, че най-тежките от тях трябва да бъдат поне 0,0000059 пъти по-малки от масата на електрона.
Нови правила за неутрино?
През 2011 г. изследователи от проекта „Осцилация“ с експеримент с емулсия-tRacking апарат (OPERA) в Италия предизвикаха световна сензация, като обявиха, че са открили неутрино, пътуващи по-бързо от скоростта на светлината - предполагаемо невъзможно предприятие. Въпреки че са широко съобщени в медиите, резултатите бяха посрещнати с голяма скептицизъм от научната общност. По-малко от година по-късно физиците разбраха, че дефектното окабеляване имитира находка, по-бърза от светлината, и неутрино се върна в царството на космически законосъобразни частици.
Но учените все още имат много да научат за неутрино. Наскоро изследователи от експеримента Mini Booster Neutrino (MiniBooNE) от Националната ускорителна лаборатория Fermi (Fermilab) близо до Чикаго предоставиха убедителни доказателства, че са открили нов тип неутрино, наречен стерилно неутрино. Подобна находка потвърждава по-ранна аномалия, наблюдавана при течен сцинтилатор неутрино детектор (LSND), експеримент в Националната лаборатория в Лос Аламос в Ню Мексико. Стерилните неутрино биха използвали цялата известна физика, защото не се вписват в това, което е известно като Стандартния модел, рамка, която обяснява почти всички известни частици и сили, с изключение на гравитацията.
Ако новите резултати на MiniBooNE издържат, "Това би било огромно; това е извън стандартния модел; това ще изисква нови частици ... и изцяло нова аналитична рамка", каза физиката на частиците Кейт Шолбърг от университета Дюк пред Live Science.
