Kako su naučnici ulovili „sablasnu česticu“ i da li je ona kalauz koji otključava misterije kosmosa

„Neutrino je jedna od najzanimljivijih čestica u modernoj fizici. Često je nazivaju sablasnom, ponajviše zbog njenih karakteristika koje je čine jako teškom za izučavanje. Zbog toga je najnovija studija još jedan prodor na polju fenomena koji se ne izučava mnogo“, kaže Bubnjević.

Prema njegovim rečima, neutrino je deo standardnog modela u fizici, što je jedan sistem znanja koja opisuju strukturu materije i deo tog znanja se uči i u školama, poput toga da protoni, neutroni i elektroni čine atome.

„Standarni model fizike navodi da je svet sačinjen od dve vrste čestica – leptona i kvarkova. U ove prve spada i elektron, kao i mioni i tau čestice. Svaka od te tri čestica ima svog neutrina, kao svog izuzetno milion puta manjeg brata. Znači svih tih šest čestica – elektroni, mioni i tau čestice svaka sa svojim neutrinima – čine leptone i zajedno sa kvarkovima grade poznati svet oko nas“, objašnjava Bubnjević.

Neutrini su jako teški za detektovanje jer ne reguju na električnu i magnetnu silu, zbog čega je jako težak za „hvatanje“.

Ove čestice se javljaju u svim fazama beta-raspada u prirodi, potiču iz fuzionih procesa u zvezdama i dolaze kao ostatak Velikog praska.

Ključ je u masi

Kako navodi Bubnjević, neutrina su dugo smatrana da uopšte nemaju masu, ali je ipak kasnije zaključeno da je imaju, iako je ona čak milion puta manja od mase elektrona, koja iznosi oko 0,5 megaelektron-volti.

To je od ključnog značaja, jer po Ajnštajnovog Specijalnoj teoriji relativnosti kada neki objekat nema masu, on može da se kreće brzinom svetlosti.

Pošto neutrino ima masu (ma koliko mala ona bila), on se ne može kretati brzinom svetlosti, već nešto sporije.

„Zato što imaju tako malu masu, neutrina se kreću skoro brzinom svetlosti. U zavisnosti od njihovog porekla, oni nose različitu energiju. Imate česticu koja se kreće skoro kao svetlost, koja je neutralna, izuzetno mala i obilje tih čestica stalno prolazi. Sada je prvi put ulovljen jedan neutrino ogromne energije izražene u teraelektron-voltima. U budućnosti razvijanjem detektora ustanovićemo da ih ima više“, ističe Bubnjević.

Lov na neutrino

Rekordni neutrino ulovljen je detektorom u Mediteranskom moru, koji je i dalje u izgradnji. Detektor je pre izvesnog vremena otkrio signal koji je proučavan više od godinu dana, a u studiji objavljenoj u časopisu Nejčer navodi se koliku energiju je imao taj neutrino.

Kako su fizičari smislili način da ulove neutrino? Najbliža analogija, kako kaže Bubnjević, bila bi probijanje zvučnog zida.

„Brzina svetlosti u vakumu je najveća poznata brzina. Međutim, brzina svetlosti u vodi je nešto manja. Kada se čestica kroz vodu kreće skoro ili jednako brzini svetlosti, onda imate situaciju analognu onoj kada dolazi do probijanja zvučnog zida. Brzina u tom mediju (vodi) je manja od brzine same čestica. Kao što se kod probijanja zvučnog zida javlja zvuk, ovde se javlja svetlost plave boje – Čerenkovljevo zračenje – koje je signal da je neka čestica letela brzinom bliskom brzini svetlosti“, objašnjava Bubnjević.

Naučnici su došli na ideju da naprave veliki bazen sa velikom količinom vode i postave detektore koji hvataju to Čerenkovljevo zračenje. Japanci su tako napravili svoj veliki detektor koji je do sada uhvatio mnogo neutrina.

„Kod eksperimenta u Mediteranu je da se Sredozemno more iskoristi kao džinovski bazen u koji se postavljaju detektori koji hvataju Čerenkovljevo zračenje od neutrina koji su prošlo kroz morsku vodu“, navodi Bubnjević.

Kalauz za otključavanje misterija svemira

Sveti gral fizike moglo bi da bude odgonetanje misterije tamne materije, odnosno zašto veći deo kosmosa mi uopšte ne detektujemo. Neutrini bi mogli da pomognu u tome.

„Druga stvar jeste što razumevanje neutrina razrešavaju brojne dileme. Dugo se smatralo da postoje neka iregularnost sa neutrinima koja dolaze sa Sunca. To je bila velika debata u nauci“, dodaje fizičar.

Treći aspekt koji čini neutrino zanimljivim jeste da ponekad izazivaju velike kontroverze u nauci.

Jedan eksperiment pre nekoliko godina ulovio je neutrina i detektovao da se kreću brže od brzine svetlosti, što je inače nemoguće po Teoriji relativnosti, pa su mnogi počeli da sumnjaju da li je Ajnštajn bio u pravu.

Ispostavilo se da je greška u eksperimentu odgovorna za ovakvo očitavanje.