Yπάρχει το «στείρο» (sterile) νετρίνο ;

icecube_sterile

Νετρίνα σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα και στη συνέχεια διασχίζουν την Γη

Για την αναζήτηση των στείρων νετρίνων το πείραμα IceCube (οι μαύρες τελείες στο παραπάνω σχήμα) ψάχνει την πιθανή εξαφάνιση των νετρίνων του μιονίου (νμ) – σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα της Γης  από την κοσμική ακτινοβολία – και φτάνουν στον ανιχνευτή αφού έχουν διασχίσει τη Γη. Αν τα στείρα νετρίνα υπάρχουν τότε η ύλη του πυρήνα της Γης θα ενίσχυε την ταλάντωση των νετρίνων του μιονίου προς στείρα νετρίνα (νs), δημιουργώντας ένα εμφανές έλλειμμα μόνο στην μια από τις τρεις γεύσεις των νετρίνων που προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων

Βίντεο: Η αναζήτηση «στείρων» νετρίνων από τον ανιχνευτή IceCube

Οι επιστήμονες δηλώνουν πλέον σχεδόν σίγουροι -κατά 99%- ότι δεν υπάρχει στη φύση το σωματίδιο με την ονομασία «στείρο νετρίνο», μετά την πολυετή αλλά άκαρπη αναζήτησή του. Σε κάθε περίπτωση, θεωρούν ότι δεν πρόκειται να το βρουν με τους υπάρχοντες ανιχνευτές, αφήνοντας έτσι ένα πολύ μικρό «παραθυράκι» για μια μελλοντική ανακάλυψη, αλλά με άλλου είδους παρατηρητήρια.

Οι ερευνητές του Παρατητηρίου Νετρίνων IceCube, που διαθέτει έναν τεράστιο ανιχνευτή κάτω από τους πάγους στο Νότιο Πόλο, ανακοίνωσαν επίσημα ότι -μετά και τα τελευταία στοιχεία- η έρευνά τους έχει καταλήξει στο…μηδέν, άρα πρέπει να βγουν τα αναπόφευκτα συμπεράσματα. Αν και το IceCube δεν έχει σταματήσει ακόμη την έρευνα, οι επιστήμονές του δεν περιμένουν πια να… βγάλουν λαγό από το καπέλο.

Σε μια προσπάθεια να συμπληρώσουν τα κενά του «Καθιερωμένου Προτύπου» (Standard Model) της σωματιδιακής Φυσικής, οι φυσικοί είχαν προτείνει από τα μέσα της δεκαετίας του ’90 την ύπαρξη ενός υποθετικού σωματιδίου, του στείρου νετρίνου. Αν όντως ανακαλυπτόταν, θα εμπλούτιζε την «οικογένεια» των νετρίνων, που περιλαμβάνει ήδη τρία μέλη ή «γεύσεις» (νετρίνα ηλεκτρονίων, μιονίων και ταυ), ενώ θα βοηθούσε να πέσει φως στο μυστήριο της σκοτεινής ύλης και της ασυμμετρίας ύλης-αντιύλης στο σύμπαν.

Τα νετρίνα είναι σωματίδια-φαντάσματα, με σχεδόν καθόλου μάζα, τα οποία σπάνια αλληλεπιδρούν με την κανονική ύλη, γι’ αυτό είναι τόσο δύσκολο να ανιχνευθούν. Επιπλέον, καθώς ταξιδεύουν, συνεχώς αλλάζουν «γεύση», καθώς ξαφνικά ένα είδος νετρίνου μεταμορφώνεται σε ένα άλλο είδος.

Ο ανιχνευτής νετρίνων IceCube

Ο ανιχνευτής νετρίνων IceCube

Τρισεκατομμύρια νετρίνα διαπερνούν κάθε δευτερόλεπτο το ανθρώπινο σώμα, καθώς παράγονται σε μεγάλες ποσότητες από τον Ήλιο. Ορισμένα νετρίνα έχουν πιο μακρινή κοσμική προέλευση, αλλά τα περισσότερα δημιουργούνται όταν η κοσμική ακτινοβολία προσκρούει πάνω στα σωματίδια της γήινης ατμόσφαιρας.
Το υποθετικό τέταρτο είδος νετρίνων υποτίθεται ότι δεν αλληλεπιδρά καθόλου με την ύλη (ο λόγος που ονομάσθηκε «στείρο»), εκτός πιθανώς με τη βαρύτητα, γι’ αυτό προτάθηκε ένα πιθανό σωματίδιο της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης, που αποτελεί πάνω από το 80% της μάζας του σύμπαντος.

Το «Καθιερωμένο Πρότυπο» προβλέπει μόνο τα ήδη γνωστά τρία είδη νετρίνων και όχι το στείρο (μάλιστα το Καθιερωμένο Πρότυπο προβλέπει εσφαλμένα ότι τα νετρίνα δεν έχουν μάζα – γεγονός που διαψεύστηκε πειραματικά). Ο μόνος τρόπος για να ανιχνευθεί το τελευταίο, ήταν με έμμεσο τρόπο, δηλαδή να «πιαστεί στα πράσα» ακριβώς τη στιγμή που θα μεταμορφωνόταν σε κάποιο από τα άλλα τρία είδη. Αλλά αυτό δεν έμελε να συμβεί.
Ο καθηγητής φυσικής Φράνσις Χάλζεν, επικεφαλής του πειράματος IceCube στην Ανταρκτική, που έκανε τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Physical Review Letters», αναγνώρισε ότι η έρευνα δεν οδηγεί πουθενά και κατά 99% το στείρο νετρίνο απλούστατα δεν υπάρχει.

«Σαν τον Έλβις, οι άνθρωποι βλέπουν ενδείξεις του στείρου νετρίνου παντού και οι θεωρητικοί φυσικοί ήσαν πεπεισμένοι ότι υπάρχει. Όμως η αποτυχία μας να το ανιχνεύσουμε, σημαίνει ότι η Φυσική παραμένει στο σκοτάδι σχετικά με την προέλευση της μικρής μάζας του νετρίνου ή γιατί εξαρχής απέκτησαν ακόμη και αυτή τη λίγη μάζα», δήλωσε ο Χάλζεν.

Ο ανιχνευτής IceCube διαθέτει 5.160 αισθητήρες σε βάθος πάνω από ενάμισι χιλιόμετρο κάτω από την επιφάνεια των πάγων. Μόνο τα νετρίνα μπορούν ανεμπόδιστα να ταξιδέψουν στο εσωτερικό της Γης και ανιχνεύονται όταν, πέφτοντας πάνω σε άλλα σωματίδια, εκπέμπουν την χαρακτηριστική γαλαζωπή ακτινοβολία Τσερένκοφ, την οποία «πιάνουν» οι αισθητήρες.

Οι επιστήμονες ανέλυσαν εκατοντάδες χιλιάδες ‘συμβάντα’ στον ανιοχνευτή IceCube, αλλά ούτε ένα από αυτά δεν είχε την χαρακτηριστική «υπογραφή» του στείρου νετρίνου. Ουσιαστικά, η μόνη πλέον ελπίδα ανακάλυψης είναι το στείρο νετρίνο να είναι πολύ βαρύτερο από ό,τι προβλέπει η έως τώρα θεωρία.
Έως τώρα οι επιστήμονες περίμεναν να βρουν ένα σωματίδιο με μάζα περίπου το ένα δισεκατομμυριοστό της μάζας του υδρογόνου, δηλαδή περίπου ένα ηλεκτρονιοβόλτ (1 eV). Όμως, σύμφωνα με κάποιες νεότερες εκτιμήσεις, το στείρο νετρίνο μπορεί να έχει μάζα έως και 7.000 eV, όμως για κάτι τέτοιο θα χρειασθούν άλλα παρατηρητήρια, που σήμερα δεν υπάρχουν.

πηγές: imerisia.gr –news.wisc.edu  –  physics.aps.org



Κατηγορίες:ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: ,

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: