Interacţiuni ale neutrino detectate la Observatorul de Neutrino IceCube

Neutrino sunt particule produse în urma dezintegrării radioactive şi nu au sarcină electrică. Sunt particule fascinante, care-şi pot schimba identitatea (link). Aceştia sunt pretutindeni în univers şi sunt generaţi în abundență de Soare (în urma proceselor de fuziune nucleară). Pe de altă parte neutrino sunt particule foarte mici, atât de mici încât este nevoie de 10 trilioane care să traverseze Terra pentru ca unul să interacţioneze cu Pământul. Ce înseamnă această interacţiune? Înseamnă că un neutrino loveşte o particulă elementară din interiorul atomului. Pentru neutrino un atom este o entitate enormă, dominată de spaţiu gol; de aceea interacţiunea cu un corp atât de mare, precum Pământul este atât de rară. Şi atunci cum îi detectăm şi studiem în laboratoare?


În cadrul modelului standard al fizicii particulelor elementare, neutrinii fac parte din familia leptonilor, împreună cu electronii, miuonii şi tauonii. Există 3 tipuri de neutrino cunoscuţi la ora actuală – neutrino electronic, neutrino miuonic şi neutrino tauonic.

Pentru întreaga poveste a detectării neutrino, vă invităm să urmăriţi videoclipul de mai jos, produs de un fizician care lucrează la Fermilab, laborator de studiu a fizicii particulelor din SUA.

În esenţă, iată în ce constă comportamentul neutrino atunci când interacţiunea dintre un neutrino şi un atom de materie are loc (aspect evidenţiat în detectoarele de neutrino, cum este, printre altele, Fermilab):
:: neutrino interacționează prin intermediul forţei nucleare slabe (Forţa nucleară slabă este generată de schimbul de bosoni W și Z, care reprezintă particulele purtătoare ale forței slabe. Efectele cele mai cunoscute ale acestei forţe sunt: dezintegrarea beta (emisiile de electroni sau pozitroni de către neutroni în cadrul nucleelor atomice) și majoritatea proceselor de radioactivitate. Bosonii W şi Z sunt particule masive, de circa 100 de ori mai grele decât un proton (deşi uneori au o masă mai mică, un efect al principiului incertitudinii al lui Heisenberg), şi au o durată de "viaţă" foarte scurtă.
:: interacţiunea apare când neutrino, aflat în a apropierea nucleului atomic, loveşte una dintre particulele din nucleul atomului şi emite un boson W sau Z.
:: bosonul emis loveşte la rându-i particule din nucleul atomic, iar în urma acestei ciocniri rezultă alte particule.
:: particulele emise sunt detectate prin intermediul unor semnale electrice generate la nivelul elementelor detectorului de neutrino, în felul acesta identificându-se un eveniment de interacţiune dintre un neutrino şi materie.