Неутрини су неухватљиве субатомске честице створене у великом броју нуклеарних процеса. Њихово име, што значи "мало неутрално", односи се на чињеницу да не носе електрични набој. Од четири основне силе у свемиру, неутринови делују само са две - гравитацијом и слабом силом, која је одговорна за радиоактивно распадање атома. Немајући готово никакву масу, они прелазе кроз космос готово брзином светлости.
Безброј неутрина настало је секунде након Великог праска. И стално се стварају нови неутрини: у нуклеарним срцима звезда, у акцелераторима честица и атомским реакторима на Земљи, током експлозивног колапса супернове и када распадају радиоактивни елементи. То значи да у свемиру има, у просеку, милијарду пута више неутрина него протона, према физичарки Карстен Хеегер са Универзитета Иале у Нев Хавену, Цоннецтицут.
Упркос својој свеприсутности, неутрини углавном остају мистерија за физичаре, јер су честице толико тешке за ухватити. Неутринови теку кроз већину материје као да су светлосни зраци који пролазе кроз прозирни прозор, једва у интеракцији са свим осталим што постоји. Отприлике 100 милијарди неутрина пролази кроз сваки квадратни центиметар вашег тела у овом тренутку, иако ништа нећете осећати.
Откривање невидљивих честица
Неутринови су први пут представљени као одговор на научну енигму. Крајем 19. века, истраживачи су збуњивали феномен познат под називом бета распадање, у коме језгро унутар једног атома спонтано емитује електрон. Чини се да бета распад крши два основна физичка закона: очување енергије и очување замаха. У бета распадању, чинило се да крајња конфигурација честица има мало премало енергије, а протон је мирисао уместо да га куца у супротном смеру електрона. Тек 1930. године физичар Волфганг Паули предложио је идеју да додатна честица може да лети из језгра, носећи са собом несталу енергију и замах.
"Учинио сам ужасну ствар. Постуловао сам честици која се не може открити", рекао је Паули пријатељу, поменувши чињеницу да је његов хипотетизирани неутрино био тако духовит да би једва комуницирао са било чим и имао би мало никакве масе .
Више од четврт века касније, физичари Цлиде Цован и Фредерицк Реинес изградили су неутрински детектор и поставили га изван нуклеарног реактора у атомској електрани на реци Саваннах у Јужној Каролини. Њиховим експериментом успело је да сруши неколико стотина билиона неутрина који су полетјели из реактора, а Цован и Реинес с поносом су послали Паулиу телеграм да га обавести о њиховој потврди. Реинес би наставио да добија 1995. године Нобелову награду за физику - до тада је Цован умро.
Али од тада, неутрини су континуирано пркосили очекивањима научника.
Сунце производи колосални број неутрина који бомбардовају Земљу. Средином 20. века, истраживачи су изградили детекторе како би претражили ове неутрине, али њихови експерименти и даље су показали одступање, откривши само око једне трећине предвиђених неутрина. Или нешто није било у реду са моделима сунчевих астронома или се нешто чудно догађало.
Физичари су на крају схватили да неутрини вероватно долазе у три различита укуса, односно врсте. Обични неутрино се назива електронски неутрино, али постоје и два друга укуса: муонски неутрино и тау-неутрино. Док пролазе кроз удаљеност између сунца и наше планете, неутрини осцилирају између ове три врсте, због чега су тим раним експериментима - који су осмишљени само за потрагу за једним укусом - недостајало две трећине укупног броја.
Али само честице које имају масу могу да се подвргну овој осцилацији, супротстављајући се ранијим идејама да су неутрини били без масе. Док научници још увек не знају тачне масе сва три неутрина, експерименти су утврдили да најтежи од њих мора бити најмање 0,0000059 пута мањи од масе електрона.
Нова правила за неутрине?
Током 2011. године, истраживачи у пројекту Осцилација помоћу експеримента за емулзију-тРацкинг (ОПЕРА) у Италији изазвали су светску сензацију објавом да су открили неутрине који путују брже од брзине светлости - наводно немогуће предузеће. Иако су широко објављени у медијима, резултати су дочекани са великом сумњом од стране научне заједнице. Мање од годину дана касније, физичари су схватили да је неисправно ожичење опонашало налаз брже од светлости, а неутрини су се вратили у подручје космичких честица које поштују закон.
Али научници још увек морају да науче много о неутринима. Недавно су истраживачи из Мини Боостер Неутрино експеримента (МиниБооНЕ) из Националне акцелераторне лабораторије Ферми (Фермилаб) у близини Чикага пружили убедљиве доказе да су открили нову врсту неутрина, названу стерилни неутрино. Такав налаз потврђује ранију аномалију која је виђена у Течном сцинтилатору Неутрино детектор (ЛСНД), експерименту у Националној лабораторији Лос Аламоса у Новом Мексику. Стерилни неутрини би искористили сву познату физику јер се не уклапају у оно што је познато као стандардни модел, оквир који објашњава готово све познате честице и силе осим гравитације.
Ако се нови МиниБооНЕ резултати задрже, "То би било огромно; то је изван стандардног модела; за то би биле потребне нове честице ... и потпуно нови аналитички оквир", рекла је физичарка честица Кате Сцхолберг са Универзитета Дуке за Ливе Сциенце.
