Jaapanlaste poolt juhitud rahvusvahelise T2K eksperimendi teadlased teatasid teisipäeval, et nad on teinud suure sammu salapäraste neutriinovõnkumiste põhjuste mõistmiseks.
„T2K“ (Tokai-to-Kamioka, J.J.O.) eksperimendis tekitatakse Tokai osakestekiirendis (J-PARC) tihe neutriinode kiir, mis sihitakse Kamiokande maa-alusese neutriinodedetektori poole. 24.veebruaril teatasid eksperimendis osalevad füüsikud, et nad on esimest korda edukalt tulistanud ning registreerinud neutriinode kiire 295 kilomeetri kaugusel asuvas Kamiokande kompleksis. „See on suur samm edasi,“ ütles T2K eestkõneleja Takashi Kobayashi, lisades, et nad on töötanud üle kümne aasta, et see projekt üleüldse võimalikuks saaks.
Neutriinod reageerivad tavalise ainega väga harva ning seega on neid väga raske registreerida. Siiski kasvab võimalus, et vähemalt üks neist detektoris aatomituuma tabab ja selle tagajärjel valgust kiirgama paneb, tunduvalt, kui neid on kimbus triljoneid. Jaapani T2K eksperimendi eesmärgiks on uurida äärmiselt veidrat sorti moondumisreaktsiooni, kus elektron-, müüon -ja tau-neutriinod spontaanselt üksteiseks muutuvad. Kuigi füüsikud olid juba enne sellisest värvi muutusest teadlikud, on säärase neutriinovõnkumise põhjuste detailid siiski veel hägused.
Kuna neutriinode ja aine vastastikmõju on äärmiselt väike, võivad nad läbida tervet Maad, kaldudes algsest trajektoorist vähem kõrvale, kui aknaklaasi läbiv valguskiir. Nõrk reaktsioon lubab teadlastel nende käitumise kohta väga täpseid hinnanguid anda. Seetõttu oli šokeeriv, kui Päikese termotuumareaktsioonist lähtuv neutriinode voog oli tunduvalt väiksem, kui arvatud. Teine anomaalia ilmnes, kui Super-Kamiokande detektori kogutud andmete põhjal näidati, et kosmiliste kiirte poolt atmosfääris tekitatav neutriinode voog erines oluliselt, sõltudes sellest, kas neutriinod tulid ülevalt või altpoolt. Praeguse osakestefüüsika käsitluse kohaselt ei ole selline asi võimalik. Teised eksperimendid on näidanud, et sääraseid anomaaliaid tekitavad neutriinovõnkumised, kui need üksteiseks muunduvad.
Super-Kamiokande neutriinode detektor
T2K eksperiment konstrueeriti, et mõõta sääraseid võnkumisi senisest tunduvalt täpsmemini. Lisaks võimaldab parem võimekus registreerida ka praeguseni eksperimentaalselt kinnitamata J-PARC-is tekitatud müüon-neutriinode muutumist elektron-neutriinodeks. „Antud eksperiment on kümme korda tundlikum, kui ükski seni läbi viidud,“ kinnitas David Wark, Londoni Imperial kolledži professor. Kogutud andmed võivad heita ka valgust küsimusele, miks me üleüldse eksisteerime. „Meile teada olevate füüsikaseaduste kohaselt peaks olema ainet ja antiainet universumis sama palju,“ lisas Wark. Kuna aga tavaline aine ja antiaine annihileerivad teineteist, siis peaks praeguse kosmose asemel eksisteerima universum, mis koosneks ainult puhtast kiirgusest. Seetõttu peavad kehtima antiaine ja tavalise aine jaoks erinevad füüsikaseadused. „Me ei tea veel, mis see täpselt on, ent neutriinovõnkumised on üks koht, kust see erinevus tulla võib,“ ütles Wark.
Eksperimendi kollektiivi entusiasmi jagas ka CERN-i direktor Rolf Heuer: „Maailma ühe esimese neutriinode superkiirgaja töö algus on suur saavutus ning toob kindlasti kaasa parema arusaamise nendest müstilistest osakestest. Kuigi ajal, mil maailma vaevavad finantsraskused on tähtis meeles pidada, et baasteadused on ja jäävad progressi lahutamatuks osaks. Seetõttu on südantliigutav, et selline initsatiiv viimaks käiku läks.“
- Eksperiment koosneb uuest neutriinodekiirgajast, mis kasutab neutriinode tekitamiseks J-PARC-i 30Gev võimsusega sünkrotoni ja 280 m kaugusel paiknevat neutriinode tekitamis sihtmärki, ning 296 km kaugusel asuvast Super-Kamiokande detektorist
- T2K kollektiiv koosneb 508-st füüsikust kokku kaheteistkümnest riigist
Allikad:
Artikkel ajakirjas The New Scientist
Lisaks: