Ρίχνοντας φως στην Ταχύτητα του Νετρίνου

Γράφει ο Μανώλης Τσεσμελής
Η εγκατάσταση για τη βασική έρευνα φυσικής -Cern Neutrino Beam to Gran Sasso (CNGS)- στοχεύει στην κατανόηση μερικών εκ των μυστηρίων πιου περιβάλλουν τα νετρίνα-ουδέτερα σωματίδια που αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη και που έχουν πολύ μικρή μάζα. Υπάρχουν τρία είδη-ή “γεύσεις”-νετρίνων: το νετρίνο ηλεκτρονίου, το νετρίνο μιονίου και το ταυ νετρίνο. Αλλά φαίνεται ότι τα νετρίνα είναι οι χαμαιλέοντες του κόσμου των σωματιδίων : μπορούν να αλλάζουν από τη......μία «γεύση» στην άλλη. Αυτός ο σπάνιος μετασχηματισμός, που ονομάζεται “ταλάντωση” εμφανίζεται όταν τα νετρίνα ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις. Είναι σημαντικό να ερευνηθούν οι ταλαντώσεις, δεδομένου ότι έχουν άμεση σχέση με τη μικρή μάζα των νετρίνων.
Το CNGS στέλνει νετρίνα μιονίου από το CERN στο Gran Sasso National Laboratory, 730 χιλιόμετρα μακριά , στην Ιταλία. Εκεί, δύο πειράματα, OPERA και ICARUS, διερευνούν αν κάποιο από τα νετρίνα μιονίου έχει μετατραπεί σε ταυ νετρίνο. Για να δημιουργηθεί η δέσμη νετρίνων, μια δέσμη πρωτονίων από το Super Proton Synchrotron στο Cern κατευθύνεται σε ένα στόχο από γραφίτη, δημιουργώντας σωματίδια που ονομάζονται πιόνια και καόνια. Αυτά τα σωματίδια περνούν μέσα από σύστημα δύο μαγνητικών φακών που εστιάζουν τα σωματίδια σε μια παράλληλη δέσμη προς την κατεύθυνση του Gran Sasso . Στη συνέχεια, μέσα σε μία σήραγγα μήκους 1 χλμ., τα πιόνια και καόνια διασπούν σε μιόνια και νετρίνο μιονίου. Στο τέλος αυτού του τούνελ διάσπασης, ένας 18μ. Πάχους μπλόκ από γραφίτη και μέταλλο απορροφά τα υπόλοιπα πρωτόνια και τα πιόνια και καόνια που δεν έχουν διασπαθεί. Τα μιόνια σταματούν μέσα στη γη πέρα από τη σήραγγα. Μόνο τα νετρίνια μιονίου παραμένουν για να περάσουν μέσα από τη γη στο μεγάλο ταξίδι τους προς την Ιταλία.Το πείραμα OPERA εγκαινιάστηκε το 2006, με κύριο στόχο τη μελέτη των ταλαντώσεων του μιονίου νετρίνου σε ταυ νετρίνο. Ενα πρώτο τέτοιο συμβάν παρατηρήθηκε το 2010, αποδεικνύοντας τη μοναδική ικανότητα του πειράματος στην ανίχνευση του ισχνού σήματος του ταυ νετρίνο.Το πείραμα OPERA έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί από ομάδα ερευνητών από Βέλγιο, Γαλλία, Γερμανία, Ελβετία, Ιαπωνία, Ισραήλ, Ιταλία, Κορέα, Κροατία, Ρωσία και Τουρκία. Περιλαμβάνει σήμερα, περίπου 160 ερευνητές από 30 οργανισμούς από τις 11 χώρες. Πρόκειται για πολύπλοκη επιστημονική επιχείρηση που έχει πραγματοποιηθεί χάρη στην ικανότητα ενός μεγάλου αριθμού επιστημόνων, μηχανικών, τεχνικών και φοιτητών, και με την ισχυρή δέσμευση των διαφόρων φορέων του έργου.Ενα πρόσφατο και συναρπαστικό αποτέλεσμα από το πείραμα OPERA βασίζεται στην παρατήρηση του πάνω από 15.000 νετρίνο γεγονότα που έχουν μετρηθεί στο Gran Sasso, και το αποτέλεσμα φαίνεται να δείχνει ότι τα νετρίνα ταξιδεύουν με ταχύτητα 20 μέρη ανά εκατομμύριο υψηλότερη από την ταχύτητα του φωτός, τη μέγιστη ταχύτητα στη Φύση σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάϊν.Η μέτρηση που έγινε από το πείραμα OPERA είναι σε αντίθεση με τους καθιερωμένους νόμους της Φύσης, αν και η επιστήμη προοδ