A neutrínók az univerzum leggyakoribb, elektromosan semleges részecskéi, amelyek fontos információkat hordoznak mind a részecskefizikusok, mind az asztrofizikusok és csillagászok számára. Három típusukat ismeri a tudomány, és bár még pontosan nem tudni, vannak már bizonyítékok arra, hogy a tömegük nem nulla. Tömegük és a típusok közti tömegkülönbség pontos meghatározása kulcsfontosságú ahhoz, hogy megértsük, miért keletkezett több anyag, mint antianyag az ősrobbanás után.
Ezen részecskék különleges tulajdonsága, hogy képesek egyik felépítésükből a másikba alakulni – ezt nevezzük neutrínóoszcillációnak. A részecskegyorsítók által keltett intenzív neutrínónyalábok segítségével ezek a folyamatok nagy pontossággal vizsgálhatók.
„A neutrínókat bomlott pionokból vagy más részecskékből állítják elő, amelyek a protonnyalábok és egy grafit céltárgy közötti kölcsönhatások során keletkeznek. Tulajdonságaik megértéséhez és annak feltárásához, miért hiányzik az univerzumból az antianyag, rengeteg neutrínót kell előállítani, és mélyebben meg kell ismerni a neutrínók és az atommagok közötti kölcsönhatásokat” – magyarázta a T2K kísérlet továbbfejlesztése alkalmából Yoshikazu Nagai, az ELTE tudósa, aki a T2K együttműködés Sugárnyaláb Csoportját és az ELTE Neutrínó Fizikai Kutatócsoportját vezeti.
Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo
A Japánban működő T2K és az Amerikában üzemelő NOvA eltérő energiatartományokkal és különböző bázistávolságokkal dolgozik, ezért hagyományosan rivális kísérleteknek számítanak. Most azonban éppen különbözőségeik tették lehetővé, hogy az adataikat egyesítve minden eddiginél pontosabb oszcillációs méréseket végezzenek. A közös elemzésnek köszönhetően a neutrínótömegek különbségének bizonytalansága 2 százalék alá csökkent – ez a valaha elért legpontosabb érték. Az eredményeket a Nature című tudományos lapban közölték.
Az, hogy a kutatóknak az eddigi legkisebb közelítéssel sikerült megmérniük a neutrínórészecskék tömege közötti eltérést, azért jelent óriási előrelépést a részecskefizikában, mert közelebb visz annak megválaszolásához, hogy vajon a neutrínók viselkedésének köze van-e az anyag-antianyag aszimmetria kialakulásához.
https://hvg.hu/tudomany/20180416_antianyag_cern_hidrogen_antianyag_szine
Bár továbbra sem ismert a három neutrínótípus tömegsorrendje – vagyis nem tudni, hogy melyik a legkönnyebb és a legnehezebb –, a friss eredmények erősen szűkítik a lehetséges tartományokat, és pontosabban meghatározhatóvá teszik a részecskék és antirészecskéik közti viselkedésbeli eltéréseket – az úgynevezett CP-szimmetriasértést. Szimmetria esetén ugyanis az anyag és antirészecskéje ugyanúgy viselkedne, ha azonban a neutrínók és antineutrínók viselkedése nem azonos – és a friss mérések erre utalnak –, az fontos szerepet játszhatott abban, hogy az univerzum anyaga fennmaradhatott.
Az ELTE Neutrínó Fizikai Csoport következő nagy célja, hogy a megnövelt nyalábteljesítmény és az új, továbbfejlesztett detektorok segítségével elérje a kísérlet fő fizikai célkitűzését: megtalálja a lepton szektorban jelentkező CP-szimmetriasértés bizonyítékát.
A most publikált eredmények tízévnyi T2K- és hatévnyi NOvA-adat egyesítésével születtek. A kutatás nemcsak tudományos áttörés, hanem remek példa arra is, hogy a világ két távoli pontján működő, egymással versengő kísérletek hogyan tudnak összefogni egy nagyobb cél érdekében.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
