Fermilab’i MINOS’e eksperimenti läbi viivad teadlased teatasid hiljuti üllatavatest tulemustest, mis võivad viidata neutriinode ning nende antiosakeste vahelistele fundamentaalsetele erinevustele. Kui järgnevad uurimused tulemusi kinnitavad, saavad teadlased rohkem infot ka aine ja antiane erinevuste kohta.
MINOS’e eksperiment loodi uurimaks teooriat, mille kohaselt neutriinod saavad üksteiseks muunduda, protsess, mida tuntakse neutriino ostsillatsiooni nime all. Teooriat peeti alguses vastuoluliseks, sest sellest järeldus neutriinode massi olemasolu – omadus, mis on vastuolus osakestefüüsika Standardmudeliga. Järgnevad katsed on aga teooriat kinnitanud: leiti, et Päike toodab oodatust vähem elektronneutriinosid. Teooriat kinnitab ka Maa atmosfääriga vastastikmõjus olevas kosmilises kiirguses tekkivate müüonneutriinode puudujääk.
MINOS'e detektor Soudani maa-aluses laboratooriumis
MINOS’e eksperiment loodi uurimaks neutriino ostsillatsioone esimeste ülitäpsete kiirendis tekkiva neutriinokiire mõõtmiste kaudu. Iga katse saab alguse Chicago lähedal asuvas Fermilab‘i laboris, kus neutriinokiire saamiseks pommitatakse sihtmärki suure energiaga prootonitega. Neutriinokiir ehk niinimetatud NuMi kiir lastakse läbi Maa Minnesotas asuva Soudani kaevanduse suunas, mis on umbes 735 kilomeetri kaugusel. Sügaval kaevanduse sisemuses asuvad neutriinod vastastikmõjusse MINOS’e detektoriga, mis koosneb suurest magnetväljas asuvast rauast kalorimeetrist. MINOS on töötatud välja tegemaks ülitäpseid mõõtmisi müüonite energiaspektritest, mis tekivad Fermilab’i neutrioonidega vastastikmõjusse sattumisel.
Selles energiaspektris ilmnevad madalkohad viitavad sellele, et osa müüonneutriinosid ostsilleerusid vahepeal väiksema energiaga tauneutriinodeks, mis detektorisse aga jälge ei jäta. Energiavahemikud, kuhu madalkohad langevad, annavad informatsiooni kahe erinevat tüüpi neutriinode massierinevuste kohta: õrgematel energiatel olev nõgu vastab suuremale massierinevusele. Katse alguses 2006. aastal uuris MINOS esialgu müün- ja tauneutriinode massierinevusi. Esialgseks tulemuseks saadi 2,35 x 10-2eV2, mis tähistab kahe erineva neutriino masside omaoleku erinevuste ruutu.
Alles hiljuti suunas MINOS aga oma tähelepanu antineutriinodele ning NuMi kiir pandi tootma hoopiski müüon-antineutriinode kiirgust. Neutriino mudeli kohaselt ostsilleeruvad ka antineutriinod erinevate tüüpide vahel, nende massi omaolekute ruut vastab nende kaasneutriinode samale väärtusele.
NuMi kiirgusallikas
Teadlaste üllatuseks on MINOS’e andmetel müüon- ja tau-antineutriinode massi omaolekute ruuduks aga 3,35 x 10-3eV2, mis on ligikaudu 40% väiksem kui vastav erinevus neutriinode puhul. Erinevus neutriinode ja antineutriinode masside vahel on saadud 90-95 protsendilisel usaldusnivool. ,,Loomulikult on vaja antineutriinodega rohkem uurimusi, et teha kindlaks, kas erinevus on reaalne või tuleneb lihtsalt statistilisest hälbest,” sõnas Jenny Thomas, MINOS’e eksperimendi esindaja.
Tulemused kanti ettenädala alguses toimunud Neutrino 2010 konverentsil Ateenas.