|
|
 |
Στείρο νετρίνο
|
|
|
|
|
|
|
Το νετρίνο είναι το «εκκεντρικό» στοιχείο της σωματιδιακής φυσικής. Δεν έχει φορτίο και σπάνια αλληλεπιδρά με άλλα σωματίδια, όμως απαντά σε τρεις τύπους, ή «γεύσεις» ―ηλεκτρονιακό νετρίνο, μιονικό νετρίνο και νετρίνο τού τ― και καθώς κινείται μετατρέπεται από τη μία γεύση στην άλλη. Τα τελευταία 5 χρόνια, ερευνητές τού Fermilab (Μπατέιβια, Ιλινόις) χρησιμοποιούν δέσμες μιονικών νετρίνων στον ανιχνευτή MiniBooNE (ακρωνύμιο των λέξεων Miniature Booster Neutrino Experiment) ―μια τεράστια σφαιρική δεξαμενή με 800 τόνους ορυκτέλαιο― προκειμένου να ελέγξουν πόσα από τα σωματίδια αυτά μετατράπηκαν «καθ’ οδόν» σε ηλεκτρονιακά νετρίνα. Τα πρώτα αποτελέσματα που ανακοίνωσε η ομάδα τού MiniBooNE τον περασμένο Απρίλιο [2007] δικαιώνουν κυρίως το Καθιερωμένο Μοντέλο ―την παραδεδεγμένη θεωρία της σωματιδιακής φυσικής [βλ. Gordon Kane, «Το λυκαυγές της φυσικής», Scientific American - Ελληνική Έκδοση, Νοέμβριος 2003]―, όμως μια ανεξήγητη ανωμαλία στα δεδομένα αφήνει περιθώρια για ένα περισσότερο εξωτικό ενδεχόμενο. Κάποιοι επιστήμονες εικάζουν ότι η αιτία της ανωμαλίας είναι ένα νέο είδος νετρίνου, το οποίο μπορεί να «κόβει δρόμο» διαμέσου των πρόσθετων διαστάσεων που προβλέπονται από τη θεωρία χορδών.
Αιτία για το MiniBooNE αποτέλεσε ένα παλιότερο πείραμα που διεξήχθη στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Αλαμος τη δεκαετία τού 1990 και παρείχε ενδείξεις ενός τέταρτου τύπου νετρίνου. Αποκαλούμενο «στείρο» (sterile) νετρίνο, τούτο το υποτιθέμενο σωματίδιο θα είναι ακόμη πιο αδιόρατο από τα νετρίνα των τριών κανονικών γεύσεων, διότι δεν θα υπόκειται στην ασθενή πυρηνική δύναμη, όπως συμβαίνει με τα υπόλοιπα, αλλά θα αλληλεπιδρά με τα άλλα σωματίδια μόνο μέσω της βαρύτητας. Επειδή η ύπαρξη του στείρου νετρίνου θα έθετε μια νέα πρόκληση για το Καθιερωμένο Μοντέλο, οι ερευνητές ανυπομονούσαν να διεξαγάγουν ένα παρόμοιο πείραμα ώστε να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν τα ευρήματα. Τα αποτελέσματα του MiniBooNE, ωστόσο, ήταν ετερόκλιτα. Για νετρίνα των οποίων η ενέργεια κυμαίνεται από 475 εκατομμύρια έως 3 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ, ο αριθμός των νετρινικών ταλαντώσεων [βλ. Α. Mc-Donald, J. Klein και D. Wark, «Επιλύοντας το πρόβλημα των ηλιακών νετρίνων», Scientific American - Ελληνική Έκδοση, Δεκέμβριος 2003] ταίριαζε με τις προβλέψεις του Καθιερωμένου Μοντέλου. Στις χαμηλότερες ενέργειες, όμως, οι ερευνητές βρήκαν μια σημαντική περίσσεια ηλεκτρονιακών νετρίνων.
Ακόμη πιο περίεργο είναι το γεγονός ότι τρεις φυσικοί είχαν προβλέψει το εν λόγω αποτέλεσμα. Η εργασία τους αποτελεί προϊόν της θεωρίας χορδών, η οποία ορίζει την ύπαρξη τουλάχιστον 10 διαστάσεων, δημιουργώντας ένα πλαίσιο στο οποίο ενσωματώνονται αμφότερες η βαρύτητα και η κβαντική μηχανική. Προκειμένου να εξηγήσουν γιατί δεν αντιλαμβανόμαστε τις πρόσθετες διαστάσεις, οι ειδικοί της θεωρίας χορδών εικάζουν ότι όλα τα κανονικά σωματίδια του Σύμπαντος μπορεί να είναι περιορισμένα σε μια τετραδιάστατη «βράνη» η οποία πλέει μέσα σε έναν «όγκο» περισσότερων διαστάσεων, σαν ένα τεράστιο κολλώδες χαρτί μυγοπαγίδας που αιωρείται στον αέρα. Όμως, κάποια ειδικά σωματίδια μπορούν να κινούνται μέσα και έξω από τη βράνη, με προεξέχοντα το βαρυτόνιο (το φορέα της βαρυτικής δύναμης) και το στείρο νετρίνο. Το 2005, ο Heinrich Päs, ο οποίος τώρα εργάζεται στο Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα, ο Sandip Pakvasa, του Πανεπιστημίου της Χαβάης, και ο Thomas J. Weiler, του Πανεπιστημίου Vanderbilt (Νάσβιλ τού Τενεσί) ισχυρίστηκαν ότι εάν η βράνη καμπυλωθεί ή παραμορφωθεί μικροσκοπικά, τότε τα στείρα νετρίνα μπορούν να ακολουθήσουν συντομότερες διαδρομές μέσα στον πολυδιάστατο όγκο. Τούτες οι συντομεύσεις θα επηρεάζουν τις ταλαντώσεις των νετρίνων, αυξάνοντας σημαντικά την πιθανότητα μετατροπής γεύσης για νετρίνα συγκεκριμένης ενέργειας.
Όπως προέκυψε, τα αποτελέσματα του MiniBooNE ακολούθησαν επακριβώς τις προβλέψεις των Päs, Pakvasa και Weiler βάσει της υπόθεσης περί συντόμευσης μέσω των πρόσθετων διαστάσεων. Αρκετοί από τους ερευνητές που εργάζονταν στο πείραμα εντυπωσιάστηκαν τόσο από την ομοιότητα των αποτελεσμάτων με τις προβλέψεις ώστε έστειλαν στους τρεις θεωρητικούς συγχαρητήρια ηλεκτρονικά μηνύματα. «Είναι όντως εντυπωσιακό να βλέπεις πόσο καλά φαίνεται να ταιριάζει το μοντέλο σας με την περίσσεια γεγονότων χαμηλής ενέργειας που παρατηρήσαμε στο πείραμα!», έγραψε ο Bill Louis, εκπρόσωπος της ομάδας τού MiniBooNE. Δεδομένου ότι οι επιστήμονες δεν έχουν κανένα πειραματικό τεκμήριο για τη θεωρία χορδών έως σήμερα, η επιβεβαίωση της ύπαρξης πρόσθετων διαστάσεων θα αποτελούσε μια επαναστατική ανακάλυψη.
Οι φυσικοί, ωστόσο, προειδοποιούν ότι η ομοιότητα μπορεί απλώς να οφείλεται σε μια «απόκοσμη» σύμπτωση. Επί του παρόντος, οι ερευνητές τού MiniBooNE επανελέγχουν τα δεδομένα τους, προσπαθώντας να προσδιορίσουν εάν απρόβλεπτα φαινόμενα υποβάθρου ή μια εσφαλμένη ανάλυση θα μπορούσαν να έχουν επηρεάσει τη μέτρηση των ηλεκτρονιακών νετρίνων.
|
|
|
|
|
|
