Újabb neutrínó alakváltást észleltek

Fontos áttöréshez érkezhet a neutrínók tanulmányozása. A Japánban felállított, nemzetközi T2K projekt adataiból az tűnik ki, hogy ezek az elemi részecskék három típusuk közül bármelyikbe képesek spontán átfordulni, ami magyarázatot adhat az anyag antianyaggal szembeni dominanciájára.

Az eredmények csupán előzetesek, a márciusi földrengések miatt ugyanis fel kellett függeszteni a kísérleteket, ha azonban megerősítést nyer, további kutatások előtt nyithatja meg az utat, melyek választ adhatnak az univerzum anyagának eredetével kapcsolatos kérdésekre. Az elméletek szerint egyenlő mennyiségben jött létre az anyag és az antianyag az ősrobbanáskor, ennek ellenére jelenleg a normál anyag alkotja a világegyetemet. "Ez egy újabb lépés a válasz felé vezető úton" - nyilatkozott a BBC-nek Dave Wark, az Imperial College London professzora, aki maga is részt vesz a projektben. "Szeretnénk kideríteni az aszimmetria okát, elsőként azonban be kell bizonyítanunk, hogy a neutrínók különböző 'ízei' képesek spontán módon váltakozni, amit neutrínó oszcillációnak nevezünk. Eddig kísérleteink nagyon pozitívak voltak"


A leptonok közé tartozó semleges neutrínók az anyag alapvető építőelemei, mindenhol megtalálhatók. A Nap például hidrogén-hélium fúziójával hatalmas mennyiségben ontja magából ezeket a részecskéket, ennek ellenére nagyon nehéz a tanulmányozásuk, mert rendkívül gyenge a kölcsönhatásuk a normál anyaggal, ezért emlegetik "kísértet részecskeként". A tudósoknak mindenesetre sikerült három különböző típust megkülönböztetniük, attól függően, hogy milyen másik negatív töltésű leptonnal hozhatók kapcsolatba, így megkülönböztetjük az elektron-neutrínókat, a müon-neutrínókat és a tau-neutrínókat. A korábbi kutatások spontán átalakulások, az úgynevezett oszcillációk két formáját azonosították, a T2K kísérlet azonban végre egy harmadikra utaló jeleket is észlelt, melyben a müon-neutrínók elektron-neutrínókká váltak.

A működését 2010 februárjában megkezdő T2K két részből áll. Az egyik a Japán Proton Gyorsító Kutató Központban (J-Parc) található az ország keleti partján, itt állítják elő azt a müon-neutrínó sugarat, amit a 295 kilométerre, a nyugati parton fekvő hatalmas földalatti Super-Kamiokande létesítmény felé irányítanak. A Super-K valójában egy 50.000 tonna rendkívüli tisztaságú vizet tartalmazó tartály, amit érzékeny optikai detektorok vesznek körbe. Ezek a foton-sokszorozó (PMT) csövek észlelik a vízen áthaladó neutrínók által előidézett nagyon ritka és nagyon halvány fényvillanásokat.

Az idén a tudósok először észleltek elektron-neutrínó többletet a Super-K-ban, vagyis úgy tűnik, hogy a J-Parc által sugárzott müon-neutrínók utazás közben váltottak típust. A márciusi leállás miatt a statisztikai állomány - összesen hat esemény - azonban nem elég nagy ahhoz, hogy ezt felfedezésnek lehessen nevezni. "A neutrínók rezgését három szög vezérli, amikre tekinthetünk úgy mint egy repülőgép hosszdőlésére, függőleges tengely körüli elfordulására és billenésére" - magyarázta Wark professzor. "A múltban mértük a dőlést és az elfordulást, azonban nem jelezte semmi, hogy a billenés nullától eltérő lenne. Ha kiderült hogy a mostani észleléseink valósak, azzal bizonyítanánk, hogy a billenés nem egyenlő nullával"

Ha a hiányzó szög értéke valóban nagyobb nullánál, akkor meg van a lehetősége annak, hogy a neutrínók és antirészecskéik, az antineutrínók rezgése különböző. Ez példa lenne a CP-szimmetria megsértésére. A CP-szimmetria a fizikában azt jelenti, hogy egy folyamat valószínűsége a résztvevő részecskéken végrehajtott C (antirészecskékre cserélés) és P (térbeli tükrözés) transzformációk után azonos marad. Ennek megsértése megmagyarázhatná, hogy a jelenleg tapasztalható normál anyag többlet helyett az ősrobbanáskor keletkezett normál anyag és antianyag miért nem oltotta ki egymást. "Lennie kell valamilyen fizikai törvénynek, amit nem ismerünk, mivel az általunk ismert törvények szerint az anyag nem képes jelentős többletet teremteni az antianyaggal szemben. Számos helyen megbújhatnak ezek a törvények, a legígéretesebbnek a neutrínók tűnnek" - mondta Wark professzor.

A J-Parc karbantartása miatt az adatgyűjtés csak az év végén folytatódhat, a neutrínó átalakulások azonban viszonylag gyakorinak tűnnek, ezért elvileg a kutatóknak rövid időn belül rendelkezésükre fog állni a felfedezés alátámasztásához szükséges esemény mennyiség., ami után újra lefuttathatják a kísérletet egy müon-antineutrínó sugárral, hogy lássák, különbözik-e a viselkedése a normál anyag ellenpárjáénál.