Το «σωμάτιο φάντασμα», το νετρίνο, δίνει τα πρώτα του διαπιστευτήρια σε καινούριο ανιχνευτή

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων στο πείραμα φυσικής MicroBooNE στις ΗΠΑ, στην οποία συμπεριλαμβάνονται ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Cambridge, ανίχνευσε τα πρώτα της υποψήφια νετρίνα, που είναι επίσης γνωστά και ως «σωμάτια φάντασμα». Αποτελεί ένα ορόσημο για το συγκεκριμένο έργο, που περιλαμβάνει χρόνια σκληρής δουλειάς και έναν 12 μέτρων, περίπου, ανιχνευτή σωματιδίων γεμάτο με 170 τόνους υγρό αργό.

Τα νετρίνα είναι υποατομικά, σχεδόν αβαρή σωμάτια που αλληλεπιδρούν μόνο μέσω της βαρύτητας ή πυρηνικής διάσπασης. Επειδή δεν αλληλεπιδρούν με το φως, δεν μπορούν να φανούν. Τα νετρίνα δεν φέρουν ηλεκτρικό φορτίο και ταξιδεύουν στο σύμπαν σχεδόν εντελώς ανεπηρέαστα από φυσικές δυνάμεις και θεωρούνται θεμελιώδεις δομικοί λίθοι της ύλης. Το βραβείο Νόμπελ φυσικής του 2015 απονεμήθηκε για τις ταλαντώσεις των νετρίνων, ένα φαινόμενο που είναι πολύ σημαντικό στον τομέα της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων.

«Είναι εννιά χρόνια από τότε που προτείναμε, σχεδιάσαμε, κατασκευάσαμε, συναρμολογήσαμε και αναθέσαμε αυτό το πείραμα», είπε η Bonnie Fleming, εκπρόσωπος του MicroBooNE και καθηγήτρια φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Yale. «Αυτό το είδος της επένδυσης κάνει να φαίνονται απίστευτα τα πρώτα τα νετρίνα». Μετά από μια διακοπή λειτουργίας 13 εβδομάδων για συντήρηση, το συγκρότημα του επιταχυντή του Fermilab, κοντά στο Σικάγο, απελευθέρωσε μια δέσμη πρωτονίων, η οποία χρησιμοποιήθηκε για παραγωγή τα νετρίνων στα πειράματα του εργαστηρίου. Όταν η δέσμη ήταν σε λειτουργία, οι επιστήμονες ανέλυσαν τα δεδομένα που καταγράφηκαν από τον ανιχνευτή σωματιδίων MicroBooNE για να βρουν αποδείξεις από τις πρώτες αλληλεπιδράσεις των νετρίνων του.

Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Cambridge εργάστηκαν με προηγμένες τεχνικές ανακατασκευής εικόνας που συνεισέφερε στην ικανότητα να εντοπιστούν οι σπάνιες αλληλεπιδράσεις των νετρίνων στα δεδομένα του MicroBooNE. Το πείραμα  έχει ως στόχο να μελετήσει πώς αλληλεπιδρούν και πώς μεταβάλλονται τα νετρίνα, σε μια απόσταση 500 μέτρων. Ο ανιχνευτής θα βοηθήσει τους επιστήμονες να ανακατασκευάσουν τα αποτελέσματα των συγκρούσεων των νετρίνων ως ιδιαίτερα λεπτομερείς τρισδιάστατες εικόνες. Τα ευρήματα του MicroBooNE θα είναι επίσης σημαντικά για το επικείμενο Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), το οποίο θα εξετάσει τις μεταμορφώσεις των νετρίνων σε μεγαλύτερες αποστάσεις.

«Τα μελλοντικά πειράματα με νετρίνα θα χρησιμοποιούν αυτή την τεχνολογία», δήλωσε η Sam Zeller, φυσικός στο Fermilab και εκπρόσωπος του MicroBooNE. «Μαθαίνουμε πολλά από αυτόν τον ανιχνευτή».

«Είναι σημαντικό όχι μόνο για εμάς, αλλά για ολόκληρη την κοινότητα της φυσικής. Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση του πολύ μεγαλύτερου Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE)», δήλωσε ο καθηγητής Mark Thomson του Εργαστηρίου Cavendish του Cambridge, εκπρόσωπος της συνεργασίας DUNE και μέλος του MicroBooNE. «Είναι η πρώτη φορά που χρησιμοποιήθηκε πλήρως αυτοματοποιημένο λογισμικό αναγνώρισης προτύπων για να εντοπιστούν αλληλεπιδράσεις νετρίνων από τις σύνθετες εικόνες σε έναν ανιχνευτή, όπως ο MicroBooNE και προτεινόμενος ανιχνευτής του DUNE».

Πηγή: University of Cambridge