05.04.2011 13:56
Antineutriinod kaovad kummalisel viisil
Sudbury neutriinode uurimise observatoorium
Foto: U.S. Department of Energy
Elementaarosakesed neutriinod on pikka aega füüsikuid segadusse ajanud oma kummastava võimega jääda avastamatuks ning ilmselt jääb kaks kolmandikku neist tontlikest osakestest teel Päikeselt Maale kadunuks, kirjutas Nature News.
Hetkel tekitab ärevust vanade arvutuste parendatud versioon, mis viitab võimalusele, et teadlased on süstemaatiliselt alahinnanud tuumareaktorites tekkivate neutriinode antiosakeste antineutriinode hulka.
Puudujäägi põhjuseks võib olla antineutriinode muutumine niinimetatud steriilseteks antineutriinodeks, mida ei ole võimalik otseselt avastada ning see oleks selge tõendus, et lisaks osakestefüüsika standardmudeliga kirjeldatud mõjudele on olemas veel muudki.
1960ndatel leidis hilisem Nobeli füüsikapreemia laureaat Ray Davis Lõuna-Dakotas sügaval maa all asuvas Homestake'i kullakaevanduses töötades, et Maad tabav päikeseneutriinode voog moodustab ainult kolmandiku sellest, mida oleks võinud eeldada teoreetiku John Bahcalli Päikesel toimuvate tuumareaktsioonide kohta tehtud arvutuste põhjal.
Mõistatus peeti lahendatuks 2001. aastal, kui Kanadas asuv Sudbury neutriinode uurimise observatoorium leidis alternatiivseid avastamismeetodeid kasutades üles puuduvad kaks kolmandikku neutriinodest.
Sudbury observatooriumi tulemusi peeti tõestusmaterjaliks selle kohta, et neutriinodel on mass ning nad suudavad ostsilleeruda oma eri liikide vahel.
Neutriinosid on kolme liiki: elektronneutriinod, müoonilaenguga müoon-neutriinod ja taulaenguga tau-neutriinod. Davis oli avastanud ainult elektronneutriinod.
Eksperimendid, mis mõõdavad antineutriinode tekkimise määra uraani ja plutooniumi isotoopide lagunemisel, on siiani andnud selle teooriaga üldjoontes kooskõlas olevaid tulemusi.
Ajakirjas Physical Review D ilmuvate parandatud arvutuste põhjal võib väita, et senised arvutused ei võta kõike arvesse.
Oodates Prantsusmaal korraldatava neutriinoeksperimendi Double Chooz täielikku töölehakkamist, võttis Thierry Lasserre koos oma kolleegidega Prantsusmaa aatomienergia komisjonist ette tuumareaktorite antineutriinode tootmise määrade prognooside kontrollimise.
Nad kordasid 1980ndatel Müncheni tehnikaülikooli teadlase Klaus Schreckenbachi tehtud arvutusi, kasutades kaasaegsemat tehnikat, mis võimaldas saada palju täpsemaid tulemusi.
Nende saadud uus reaktorite poolt toodetavate antineutriinode määra hinnang on varasematest prognoosidest umbes kolme protsendi võrra suurem.
See tähendab, et mitme põlvkonna neutriinode ja antineutriinode eksperimendid on teadmatult arvesse võtmata jätnud väikese murdosa osakesi ning Lasserre'i sõnul oli see neile täielikuks üllatuseks.
Double Chooz koosneb kahest detektorist, mis mõõdavad Prantsuse Ardennides asuva Choozi tuumaelektrijaama poolt tekitatavat antineutriinode voogu. Üks detektoritest asub tuumajaamast umbes 400 meetri kaugusel ja teine kilomeetri kaugusel.
Kaugemal asuv detektor alustas tööd käesoleval aastal.
Kanadas Kingstonis asuva Queen`si ülikooli ja Sudbury observatooriumi teadlase Art McDonaldi sõnul tuleb arvutusi siiski põhjalikult kontrollida, sest neis võib olla süsteemne viga.
Itaalia Torino ülikooli füüsiku Carlo Giunti sõnul võib tegemist olla tõendusmaterjaliga neutriinode ja antineutriinode ostsilleerumise kohta neljandat liiki niinimetatud steriilseks neutriinoks või antineutriinoks, millel puudub tavalise ainega vastasmõju.
Ka eelnevate eksperimentide käigus on leitud tõendeid steriilsete osakeste olemasolu kohta ning nende eksisteerimisele kinnituse leidmine on hetkel füüsikas kuum teema.
Müncheni tehnikaülikooli teadlase Stefan Schönerti sõnul on üheks võtmeeksperimendiks mõõtmised, mis näitaksid, et antineutriinode kadumise määr suureneb, mida kaugemal nad tekkimise allikast asuvad.