Εξιχνιάζοντας το Μυστήριο της Δημιουργίας του Σύμπαντος

Ενα νέο είδος αυθόρμητων μετασχηματιστών των νετρίνων ανακοίνωσε πριν από λίγες ημέρες πως εντόπισε μία διεθνής ομάδα επιστημόνων, κατά τη διάρκεια του πειράματος «Tokai to Kamioka», υποστηρίζοντας πως ανίχνευσε για πρώτη φορά μιονικά νετρίνα τα οποία «μεταμορφώθηκαν» σε νετρίνα τ. Εκτός από εντυπωσιακή, η συγκεκριμένη ανακάλυψη ενδέχεται μάλιστα να ανοίγει τον δρόμο ώστε να διευκρινισθεί για ποιο λόγο η ύλη κατάφερε να υπερισχύσει της αντιύλης στα αρχικά στάδια της Μεγάλης Εκρηξης, με συνέπεια να δημιουργηθεί το σύμπαν. Αν και οι φυσικές θεωρίες προβλέπουν πως, πριν από 14 δισεκατομμύρια χρόνια, ύλη και αντιύλη βρίσκονταν σε ίσες ποσότητες.

Τα νετρίνα είναι στοιχειώδη σωμάτια, τα οποία παράγονται από ραδιενεργές διασπάσεις και πυρηνικές αντιδράσεις, ταξιδεύουν με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός και αλληλεπιδρούν τόσο ασθενώς με την ύλη που ένα νετρίνο μπορεί να διαπεράσει όλη τη μάζα της Γης με την ίδια ευκολία που μία φωτεινή δέσμη περνά μέσα από ένα παράθυρο. Δεν διαθέτουν ηλεκτρικό φορτίο, ενώ διακρίνονται σε τρεις τύπους ανάλογα με τη «γεύση» τους: μιονικά, νετρίνα τ και νετρίνα ηλεκτρονίων. Πρόσφατα πειράματα είχαν ήδη αποδείξει ότι είναι δυνατόν να αλλάζουν αυθόρμητα «γεύση», καθώς για παράδειγμα στο παρελθόν παρατηρήθηκαν μιονικά νετρίνα τα οποία μετασχηματίστηκαν σε νετρίνα τ.

Ωστόσο, το «Tokai to Kamioka» έδειξε πως τέτοιοι μετασχηματισμοί είναι σχετικά πιο συχνοί, αφού αφορούν ακόμη περισσότερους συνδυασμούς «γεύσεων». Για να δημιουργήσουν τα μιονικά νετρίνα, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τον επιταχυντή J-PARC που βρίσκεται στην ιαπωνική πόλη Tokai, στέλνοντας την παραγόμενη δέσμη στον ανιχνευτή Super-Kamiokande στα περίχωρα της πόλης Kamioka, σε απόσταση 295 χιλιομέτρων. Επειδή τα νετρίνα είναι δύσκολο να εντοπισθούν, ο ανιχνευτής έχει τη μορφή δεξαμενής που περιέχει 48.000 κυβικά μέτρα νερό και 6.600 εξαιρετικά ευαίσθητους φωτοπολλαπλασιαστές, οι οποίοι καταγράφουν την ορατή ακτινοβολία που παράγεται, καθώς τα στοιχειώδη σωμάτια συγκρούονται με τα μόρια ύδατος. Ετσι, από την ανάλυση των καταγραφών, η ομάδα ανακάλυψε πως ένας μικρός αριθμός μιονικών νετρίνων «μεταμορφώθηκε» καθ’ οδόν σε νετρίνα ηλεκτρονίων.

Οι επιστήμονες υποπτεύονται πως αντίστοιχοι μετασχηματισμοί δεν παρατηρούνται στα αντινετρίνα, δηλαδή στα αντίστοιχα στοιχειώδη σωμάτια αντιύλης. Κάτι τέτοιο θα σήμαινε πως οι νόμοι της φυσικής δεν ισχύουν με τον ίδιο τρόπο στα νετρίνα και τα αντινετρίνα - το οποίο με τη σειρά του, σε συνδυασμό με τη διαφορά της συμπεριφοράς των κουάρκ και αντικουάρκ, θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η αντιύλη απουσιάζει σχεδόν παντελώς από το σύμπαν. Γι’ αυτό και η ομάδα σχεδιάζει στο μέλλον να δημιουργήσει δέσμες από μιονικά αντινετρίνα, ώστε να διαπιστώσει αν έστω και σε ένα μικρό ποσοστό τα αντισωμάτια αλλάξουν «γεύση». Νωρίτερα, όμως, θα πρέπει να επιβεβαιώσει την αρχική τους ανακάλυψη, αφού ο πρόσφατος σεισμός στην Ιαπωνία είχε ως συνέπεια να προκληθούν βλάβες στον επιταχυντή, διακόπτοντας το πείραμα. Οι βλάβες αναμένεται να αποκατασταθούν μέχρι το τέλος της χρονιάς.