Τι είναι το νετρίνο ;

Το νετρίνο είναι ένα υποατομικό σωματίδιο, που μοιάζει πολύ με το

ηλεκτρόνιο, αλλά δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο ενώ η μάζα του είναι

πολύ μικρή, με πιθανότητα να είναι ακόμα και μηδενική. Τα νετρίνα

είναι από τα πλέον άφθονα σωματίδια στο Σύμπαν. Επειδή

εμφανίζουν πολύ μικρή αλληλεπίδραση με την ύλη, είναι εξαιρετικά

δύσκολο να ανιχνευτούν. Οι πυρηνικές δυνάμεις βλέπουν τα

ηλεκτρόνια και τα νετρίνα ταυτόσημα. Κανένα από τα δύο δεν

συμμετέχει στις ισχυρές πυρηνικές αλληλεπιδράσεις, αλλά αντίθετα

συμμετέχουν και τα δύο στις ασθενείς πυρηνικές αλληλεπιδράσεις.

Τα σωματίδια γενικά που εμφανίζουν αυτή την ιδιότητα ονομάζονται

λεπτόνια.

Εκτός από το ηλεκτρόνιο και το αντισωμάτιό του το ποζιτρόνιο, τα

φορτισμένα σωματίδια περιλαμβάνουν το μιόνιο (με μάζα 200 φορές

μεγαλύτερη του ηλεκτρονίου), το ταυ (με μάζα 3500 φορές

μεγαλύτερη του ηλεκτρονίου) και τα αντισωμάτιά τους.

Τόσο το μιόνιο όσο και το ταυ, όπως το ηλεκτρόνιο έχουν αντίστοιχα

νετρίνα που τα συνοδεύουν, και λέγονται μιονικό- νετρίνο και ταυ-

νετρίνο. Οι τρεις τύποι νετρίνου διαφέρουν μεταξύ τους.

Για παράδειγμα, όταν τα μιονικά νετρίνα αλληλεπιδρούν με κάποιο

στόχο θα παράγουν πάντα μιόνια και ποτέ ταυ ή ηλεκτρόνια. Στις

αλληλεπιδράσεις σωματιδίων, αν και τα ηλεκτρόνια και τα νετρίνα

ηλεκτρονίων μπορούν να δημιουργούνται και να καταστρέφονται, το

άθροισμα του αριθμού των ηλεκτρονίων και των νετρίνων των

ηλεκτρονίων, διατηρείται σταθερό. Το γεγονός αυτό μας έχει

οδηγήσει στη διαίρεση των λεπτονίων σε τρεις οικογένειες, που η

καθεμιά περιλαμβάνει ένα φορτισμένο λεπτόνιο και το αντίστοιχό

του νετρίνο.

Εικόνα από ηο Παραηηρηηήριο Νεηρίνων ηοσ Sudbury. Όηαν ένα νεηρίνο τησπάει κάπιο μόριο βαρέος ύδαηος μέζα ζηο ζθαιρικό δοτείο ηοσ ανιτνεσηή, ένας κώνος θωηός, εν προκειμένω οι κόκκινες γραμμές, διατέεηαι προς ηοσς ανιτνεσηές ποσ περιβάλλοσν ηη ζσζκεσή. Τα νεηρίνα ποσ ανιτνεύηηκαν ζηο ζσγκεκριμένο γεγονός είναι πιθανά μιονικά νεηρίνα, ηα οποία παράγονηαι όηαν κοζμικές

ακηίνες τησπούν ζηην αημόζθαιρα ηης γης.

Για την ανίχνευση των νετρίνων

απαιτούνται τεράστιοι και πολύ ευαίσθητοι ανιχνευτές. Ένα τυπικό

νετρίνο χαμηλής ενέργειας θα ταξιδέψει πολλά έτη φωτός μέσα από

τη συνηθισμένη ύλη πριν αλληλεπιδράσει με αυτήν. Συνεπώς όλα τα

γήινα πειράματα με νετρίνα στηρίζονται στη μέτρηση ενός ελάχιστου

ποσοστού νετρίνων που αλληλεπιδρούν με τεράστιους ανιχνευτές.

Για παράδειγμα στο παρατηρητήριο νετρίνων του Sudbury, ένας

ανιχνευτής που περιέχει 1000 τόνους βαρύ ύδωρ συλλέγει περίπου

10 τρισεκατομμύρια νετρίνα ανά δευτερόλεπτο. Από αυτά ανιχνεύει

μόνο 30 περίπου νετρίνα ανά ημέρα.

Ο Wolfgang Pauli πρώτος μίλησε για την ύπαρξη του νετρίνου το

1930. Την εποχή εκείνη δημιουργήθηκε ένα σημαντικό πρόβλημα

γιατί φαινόταν ότι παραβιάζεται τόσο η διατήρηση της ενέργειας

όσο και της στροφορμής κατά τη διάσπαση-β. Ο Pauli ήταν αυτός που

υπέδειξε ότι αν ένα σωματίδιο ουδέτερο που αλληλεπιδρά ελάχιστα

- ένα νετρίνο- εκπέμπεται κατά τη διάσπαση-β οι νόμοι διατήρησης

δεν θα παραβιάζονταν. Η πρώτη όμως ανίχνευση των νετρίνων έγινε

το 1955 από τους Clyde Cowan και Frederick Reines κατέγραψαν

αντινετρίνα που εκπέμπονταν από πυρηνικό αντιδραστήρα.

Οι φυσικές πηγές νετρίνων περιλαμβάνουν τις ραδιενεργές

διασπάσεις κάποιων στοιχείων που συμβαίνουν στο εσωτερικό της

γης και παράγουν μεγάλη ροή από αντινετρίνα ηλεκτρονίων.Οι

υπολογισμοί δείχνουν ότι περίπου 2% της εκπεμπόμενης ενέργειας

από τον Ήλιο μεταφέρεται με τα νετρίνα που παράγονται κατά τις

αντιδράσεις σύντηξης που συμβαίνουν στον Ήλιο. Οι Σούπερνόβα

επίσης είναι κατά βάση ένα φαινόμενο νετρίνων, διότι τα νετρίνα

είναι τα μόνα σωματίδια που μπορούν να εισχωρήσουν στην πολύ

πυκνή κατάσταση της ύλης που δημιουργείται κατά την κατάρρευση

ενός αστέρα, μόνο ένα μικρό ποσοστό της διαθέσιμης ενέργειας

μετατρέπεται σε φως. Είναι επίσης πιθανόν ότι ένα μεγάλο μέρος

της σκοτεινής ύλης του Σύμπαντος αποτελείται από πρωταρχικά

νετρίνα από την αρχική φάση του Big Bang.

Τα πεδία που συσχετίζουν τα νετρίνα με την αστροφυσική είναι

πλούσια, πολυδιάστατα και εξελίσσονται γρήγορα. Μερικές από τις

ερωτήσεις που σήμερα προσελκύουν μεγάλο μέρος της πειραματικής

και θεωρητικής προσπάθειας είναι :

- Ποιες είναι οι μάζες των διαφόρων νετρίνων

- Πως επηρεάζουν την κοσμολογία του Big Bang;

- Μπορούν τα νετρίνα ενός είδους να αλλάξουν σε νετρίνα άλλου

είδους καθώς ταξιδεύουν μέσα

από την ύλη και το διάστημα;