Descoperirea curentului neutru al forţei slabe a fost realizată la laboratorul european CERN în anul 1973 şi a fost primul pas spre realizarea  unificării forţei electromagnetice şi a forţei slabe într-o singură forţă, forţa electroslabă.

Colaborarea Gargamelle, din cadrul laboratorului european CERN, a pus în funcţiune detectorul său de particule sub forma unei camere cu bule la începutul anilor ‘70, propulsând neutrini prin 12.000 litri de freon, un lichid greu. Aparatele de fotografiat au surprins imagini din diverse unghiuri ori de câte ori un impuls de neutrini traversa camera cu bule lungă de 5 metri.

Până în vara anului 1973, proiectul acumulase peste 700.000 de fotografii şi le distribuise celor şapte instituţii participante pentru a fi procesate. O armată de oameni, dintre care majoritatea femei, au scanat filmul pentru a căuta urmele lăsate sub formă de bule în lichidul freon exact pe unde treceau particulele subatomice încărcate din punct de vedere electric. Apoi, oamenii de ştiinţă au clasificat aceste urme şi au căutat semne ale unor noi tipuri de interacţiuni între neutrini, care nu mai fuseseră observate până atunci.

 

 

Fotografia de mai sus, surprinsă şi scanată în 1972, a atras atenţia oamenilor de ştiinţă ai grupului de analiză din Aachen, Germania, iar vestea s-a răspândit printre toţi colaboratorii. Particula neutrino, care nu lasă nicio urmă, deoarece nu are sarcină electrică, a pătruns în camera cu bule prin partea de jos a imaginii, ciocnindu-se de un electron.

Spre deosebire de toate celelalte cazuri cunoscute în prealabil, această coliziune nu a transformat neutrinul într-un alt tip de particulă. Particula a rămas tot neutrino după ce a lovit electronul, propulsându-l oarecum înspre stânga. Înaintând prin lichid, electronul a fost încetinit şi a început să emită lumină, cunoscută drept „bremsstrahlung” (germ. bremsen "a frâna" şi Strahlung "radiaţie"). Această lumină a creat apoi perechi electron-pozitron vizibile în fotografie, făcând ca electronul iniţial să poată fi cu uşurinţă identificat.

 

 

Aşadar, de ce s-au entuziasmat oamenii de ştiinţă? De mult timp, fizicienii au crezut că interacţiunile particulelor neutrino schimbă natura neutrinilor implicaţi. Aceste procese, ce implică forţa slabă, sunt numite curenţi încărcaţi electric ai forţei slabe, deoarece sunt intermediate de bosonii W cu o sarcină fie pozitivă, fie negativă. Dar spre sfârşitul anilor ‘60 şi începutul anilor ‘70, un grup de teoreticieni a dezvoltat o nouă descriere matematică pentru interacţiunile dintre neutrini, care impuneau particulelor neutrino o interacţiune slabă, dar printr-un curent neutru. Această interacţiune urma a fi mediată prin schimbul unei particule fără sarcină electrică, numită ulterior bosonul Z.

Rezultatele obţinute în urma experimentului Gargamelle au dovedit, fără urmă de îndoială, existenţa curentului neutru al forţei slabe, iar cercetătorii au început atunci să caute efectiv aceşti bosoni W şi Z prezişi de teoria care era astfel confirmată în mod indirect. Numărul din data de 3 septembrie 1973 al revistei “Physics Letters” a prezentat unul după altul două articole ale colaborării Gargamelle: unul despre interacţiunile curentului neutru al forţei slabe, bazate pe fenomenul prezentat mai sus, adică interacţionând cu electroni sau particule asemănătoare lor, numite leptoni; iar celălalt despre interacţiunile implicând curentul neutru ale neutrinilor, dar interacţionând cu nuclee sau particule asemenea lor, numite hadroni.

În anul 1974, experimentul E1A al laboratorului acceleratorului naţional Fermilab din Statele Unite a confirmat descoperirea. Teoria matematică ce prezisese existenţa curentului neutru al forţei slabe este acum cunoscută drept Modelul Standard al particulelor şi interacţiunilor elementare.

 

 

Articol tradus de Mălina Iorga din revista Symmetry, cu acordul editorului.

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.