Pozor! Nov okus nevtrinov že pri vas doma!

Kot je bilo drago poslušalsko občestvo Radia Študent najbrž učeno že od malih nog, poznamo tri tako imenovane okuse nevtrinov. Vendar pa so vero v sveto trojico elektronskih, mionskih in tauonskih nevtrinov zamajale meritve nevtrinske oscilacije, ki bi lahko nakazovale na več vrst nevtrinov oziroma okusov. V današnjem Znanstvenem britOFFu bomo govorili o najnovejših rezultatih iz laboratorija Fermilab v ZDA, objavljenih v Physical Review Letters, ki takšnih oscilacij pri meritvah niso zaznali. 

Oscilacija nevtrinov je pojav, pri katerem nevtrino zamenja svoj okus. Verjetnost za spremembo okusa nevtrinov je odvisna od prepotovane razdalje nevtrina, njegove energije in razlike med masami posameznih lastnih stanj. Lansko leto so raziskovalci projekta Fermilab Booster Neutrino Beamline na detektorju MiniBooNE opazili posebno anomalijo v signalu. Sam eksperiment je zasnovan tako, da curek predvsem mionskih nevtrinov usmerimo na detektor, ki meri število in okus zaznanih delcev. Pri eksperimentu z detektorjem MiniBooNE so parametri nastavljeni tako, da se mionski nevtrino ne bi smel spremeniti v elektronskega. Na veliko presenečenje znanstvenikov pa so poleg mionskih zaznali tudi nezanemarljiv delež elektronskih nevtrinov. 

Da bi razumeli, zakaj je del nevtrinov zamenjal okus, je bil poskus ponovljen z detektorjem MicroBooNE, ki leži v isti cevi in nanj pada isti snop nevtrinov. Ta upošteva tri različne tipe dogodkov, take s kvazielastičnim sipanjem, take brez nastajanja pionov ter take, pri katerih so opazili nastanek hadronov. Pri teh procesih se pojavljajo elektronski nevtrini, ki torej niso posledica oscilacij. MicroBooNE pa se od MiniBooNE razlikuje po boljši ločljivosti in višjem pragu zaznavanja delcev, saj uporablja drugačen način zaznavanja. MiniBooNE deluje na principu sevanja Čerenkova, ko nevtrini ob prehodih skozi mineralna olja puščajo sledi, ki jih uspemo zaznati ter iz njih ugotoviti okus nevtrinov. MicroBooNE pa uporablja argonovo časovno komoro, kjer ob lêtu nevtrina skozi argon nastajajo scintilacijski fotoni, ki jih nato zaznamo.

Na njihovo presenečenje pa instrument MicroBooNE oscilacij med okusi nevtrinov ni zaznal. Rezultati se torej skladajo s teorijo treh okusov nevtrinov, vendar pa zaradi znatne razpršenosti meritev in negotovosti analize znanstveniki še ne spijo mirno. Druge raziskovalne skupine so rezultate detektorja MicroBooNE primerjale s teoretičnim modelom, ki vsebuje še četrti, sterilni nevtrino. Rezultati se v določeni meri skladajo tudi s tem modelom, s čimer na vprašanje, ali imamo tri ali več različnih okusov nevtrinov, še nismo odgovorili, smo pa verjetno stopili korak bližje.

Tri ali štiri okuse nevtrinov namesto vegete uporablja Filip.