Most jobban megismerhetjük a „szellemrészecskét”, amiből minden másodpercben több billió halad át az emberen

Működésének első két hónapjában máris izgalmas eredményekkel szolgált az új kínai neutrínódetektor – írja a LiveScience. Az oldal a detektornál dolgozó kutatók friss tanulmányát szemlézi, ami még elbírálás alatt van, de már feltöltötték az arXiv preprint szerverre.

Idén lépett üzembe a kínai Kajpingban a Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) nevű neutrínódetektor, ami a fizikusokat régóta érdeklő kérdésekre keres válaszokat. Mindenekelőtt az elemi részecskéket rendszerbe foglaló standard modellt pontosítaná – ez a modell jelenlegi ismereteink szerint jó fizikai leírása a világunknak, de még hiányos.

A modell egyik hiányossága a neutrínó nevű részecskéhez kapcsolódik, amiről a modell eleinte úgy gondolta, hogy nincs tömege, de ez a vélekedés később megdőlt. A 2015-ös fizikai Nobel-díjat azok a kutatók kapták, akik igazolták a neutrínóoszcilláció nevű jelenséget. Eszerint a neutrínóknak három altípusa (a részecskefizika szaknyelvén: íze) létezik, és ezek között váltakozik az állapotuk. Ez viszont csak úgy fordulhat elő, ha a neutrínóknak van valamennyi tömegük.

A neutrínók a részecskefizika talán legtitokzatosabb részecskéi, nem véletlenül nevezik őket „szellemrészecskéknek” is. Óriási mennyiségben érik a Földet, sőt földi forrásaik is léteznek (például az atomerőművek), de szinte semmivel nem reagálnak, vagy legalábbis nagyon ritkán. Minden másodpercben több billió neutrínó halad át egy átlagos emberen, de a részecskének egy vastag ólomlap sem akadály.

Nem meglepő, hogy ezt a rejtőzködő részecskét nagyon nehéz kutatni. Nagy detektorok kellenek hozzá, amiket mélyen a föld alá kell telepíteni, ahová a nagyobb részecskék már nem hatolnak le. A JUNO az eddigi legnagyobb ilyen detektor, aminek központi eleme egy 35 méter átmérőjű tartály, amiben majdnem 20 ezer tonna folyékony szcintillátor lötyög. Ez egy különleges folyadék, ami fényhatást produkál abban a ritka esetben, ha egy neutrínó reagál vele. A tartály falánál rengeteg szenzor figyeli ezeket a villanásokat. A JUNO-hoz hasonló elven működött több korábbi detektor is, de ebből a típusból a JUNO az eddigi legnagyobbnál is hússzor nagyobb, és így érzékenyebb is. (Más detektortípusok ugyanakkor még nagyobbak, a Bajkál-tó mélyére telepített Baikal Deep Underwater Neutrino Telescope például jóval nagyobb területet foglal el).

A detektor első hónapjaiban sikerült az eddigi legpontosabban meghatározni a neutrínók paramétereit, különös tekintettel két paraméterre: a keveredési szögre, ami leírja, hogy a részecske különböző tömegállapotai hogyan, milyen valószínűséggel kombinálódnak, valamint a tömegállapotok közötti négyzetes különbségre. „A JUNO bekapcsolása előtt ezek a paraméterek csak hosszú kísérletsorozat után születhettek meg. Fél évszázadnyi munka sűrűsödik e két paraméter értékében. Most 59 nap alatt 50 évnyi mérési eredményt haladtunk meg” – nyilatkozta a LiveScience-nek Gioacchino Ranucci, a JUNO helyettes szóvivője.

A JUNO csapata szerint az első eredmények azt mutatják, hogy jó úton haladnak a céljaik elérése felé. A kutatók azt remélik, hogy még pontosabban leírhatják majd a neutrínókat, és képesek lesznek a neutrínó tömegállapotait sorba rendezni a legsúlyosabbtól a legkönnyebbig. A standard modell finomításán túl végső soron pedig az is elképzelhető, hogy arra is rábukkannak, hogy miért nem látunk az univerzumban annyi antianyagot, mint anyagot.