Największy na świecie detektor neutrin, Podziemne Obserwatorium Neutrinów Jiangmen (JUNO) w Chinach, opublikowało swoje pierwsze wyniki, uzyskując najdokładniejsze jak dotąd pomiary właściwości neutrin. W ciągu zaledwie 59 dni działania JUNO przekroczył pół wieku poprzednich badań, zawężając kluczowe parametry definiujące te nieuchwytne cząstki z niespotykaną dotąd precyzją.
Upiorna natura neutrin
Neutrina są niezwykle trudne do zbadania; tryliony przepływają przez ludzkie ciało w każdej sekundzie bez interakcji. Te „cząsteczki duchy” mają znikomą masę i rzadko pozostawiają ślad podczas przechodzenia przez detektory, co czyni je jednymi z najtrudniejszych do obserwacji obiektów subatomowych. Jednakże cieszą się one dużym zainteresowaniem fizyków, ponieważ zawierają wskazówki dotyczące fizyki wykraczające poza Model Standardowy, nasz obecnie najlepszy opis elementów składowych Wszechświata.
Oscylacje neutrin: pęknięcie w Modelu Standardowym
Model Standardowy przewidywał, że neutrina nie mają masy, ale eksperymenty wykazały, że jest inaczej. Neutrina oscylują pomiędzy trzema „smakami” – elektronem, mionem i tau – stale zmieniając swoją tożsamość w miarę poruszania się. To zjawisko oscylacji, potwierdzone Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki w 2015 roku, ujawnia właściwość nieuchwytną przez Model Standardowy.
„Neutrino to jedyna cząstka, dla której istnieje właściwość, której nie przewiduje Model Standardowy” – mówi Gioacchino Ranucci, zastępca dyrektora JUNO. „Neutrino jest zatem jedynym portalem do fizyki wykraczającym poza Model Standardowy”.
JUNO: Ogromny krok w wykrywaniu
JUNO działa głęboko pod ziemią, gdzie skorupa ziemska chroni ją przed cząsteczkami zakłócającymi. Sam detektor to kula o średnicy 35 metrów wypełniona 20 000 ton ciekłego scyntylatora zaprojektowanego tak, aby migał podczas interakcji z neutrinami. Czujniki wokół zbiornika wykrywają te błyski, umożliwiając fizykom analizę nieuchwytnych cząstek. Skala JUNO wyróżnia go; zawiera 20 razy więcej scyntylatora niż jakikolwiek poprzedni eksperyment, co znacznie zwiększa jego czułość.
Co dalej? Poszukiwanie nowej fizyki
Wstępne wyniki JUNO potwierdzają jego możliwości i wskazują na potencjał przełomowych odkryć. Celem badaczy jest dalsze udoskonalanie pomiarów parametrów oscylacji neutrin i ostatecznie rozwiązanie długotrwałych tajemnic fizyki. Należą do nich uporządkowanie stanów mas neutrin, które mogą potencjalnie wyjaśniać brak równowagi pomiędzy materią i antymaterią we Wszechświecie.
Precyzja zapewniona przez JUNO może na nowo zdefiniować nasze rozumienie podstawowej fizyki. W miarę jak badacze będą zbierać więcej danych, te upiorne cząstki mogą w końcu ujawnić tajemnice ukryte poza Modelem Standardowym, pogłębiając nasze zrozumienie wszechświata.
