05.12.2011 16:20
Algavad mõistatusliku neljanda neutriino otsingud
Raskesti jälgitavad elementaarosakesed neutriinod tekivad tuumareaktorites ja maakoores radioaktiivsete elementide lagunemisel või jõuavad Maale Päikeselt.
Ainega astuvad nad vastasmõjusse väga harva ja seetõttu on neid raske tuvastada. Siiski on teada, et neutriinodel on olemas antiosakesed.
Neutriinod jaotatakse leptonlaengu alusel kolme liiki – elektronneutriino, müüneutriino ning tauneutriino. Lisaks suudavad need neutriinovõnkumise ehk ostsillatsiooni käigus ühest liigist teiseks muutuda. Pea paarikümne aasta jooksul on osakesteuurijad saanud häirivaid tulemusi, kus neutriinod muudavad oma olekut teise kiirusega, kui seda arvutuste põhjal võiks oletada.
Kõik hakkaks klappima, kui elementaarosakeste käitumist kirjeldavale standardmudelile lisada erilise massiga neljas neutriino. Juba on välja arvutatud osakese teoreetiline mass.
Samuti arvavad teoreetikud, et uus neutriino peab olema niiöelda steriilne – see ei osale nõrgas vastasmõjus, kuid võib tekitada hoopis uusi interaktsioone. Sarnane omadus muudab salapärase osakese eriti raskesti leitavaks.
Mõned füüsikud seostavad oletavat neutriinot koguni tumeainega. Kui neljas neutriino on tõesti olemas, siis teeb see aine ehituse teadlastele palju selgemaks.
Hüpoteetilise osakese olemasolu peaks olema võimalik katseliselt tõestada, teatasid Prantsuse füüsikud.
Prantsuse aatomienergia komisjoni füüsikud kordasid 1980ndatel tehtud arvutusi, kui palju toodetakse tuumareaktorites antineutriinosid. Nüüd leidsid uurijad, et reaktorites tekib antineutriinosid ligi kolme protsenti rohkem, kui eeldati. See motiveeris Michel Cribier´d ja Thierry Lasserre´i koostama katseplaani, mis peaks tundmatu osakese olemasolule valgust heitma.
Nad soovitasid eksperimenteerida võimsa antineutriinode allikaga, milleks võivad olla näiteks tuumajaamades tekkivad tseeriumi aatomituumad. Katse võib läbi viia ühes olemasolevatest neutriinodetektoritest, näiteks Jaapanis Kamioka linna lähedal asuvas KamLAND-is või Itaalia Borexinos.
Need kompleksid koosnevad ülisuurtest anumatest, kuhu pumbatakse ülipuhast vett. Anuma seintes paikneb aparatuur, mis registreerib neutriinode tekitatud valgussähvatusi, kui need vee molekulidega reageerivad.
Prantsuse füüsikud on kindlad, et kui steriilne neutriino tekib, suudetakse selle ainulaadset ostsillatsiooni mõõta.
“Osake, mida loodame leida, ei astu ainega vastasmõjusse, seepärast ei saa selle olemasolu otseselt kindlaks teha. Teoreetiliselt peaks otsitav neutriino mõjutama teisi neutriinosid, ” selgitas Lasserre. “Kavatseme jälgida, mis meile tuntud neutriinodega toimub ning selle põhjal proovime tundmatule osakesele jälile saada.”
Lasserre´i sõnul on suurimaks tehniliseks väljakutseks antineutriinode allika valmistamine ning selle ümbritsemine paksu kilbiga. Lisaks on vaja eksperimendile leida rahastaja.
Uurimus ilmus ajakirjas Physical Review Letters.