A neutrínók ízváltozásai<br/>

A japán Super-Kamiokande detektorral most első ízben sikerült a tőle 250 kilométerre levő, Cukuba melletti részecskegyorsítóban (KEK-ben) előállított, a detektor felé küldött neutrínókat észlelni

Ezzel kezdetét vette egy nagyszabású kísérletsorozat, a K2K (lefordíthatatlan szójáték a KEK to Kamiokande kifejezésből), amelynek eredménye számos régóta ismeretes rejtélyre adhat választ.
A leptonok családjába tartozó neutrínók a "leglégiesebb" részecskék, amelyeknek nincs elektromos töltésük, és a régebbi mérések szerint a tömegük is valószínűleg nulla vagy legalábbis nagyon kicsiny. Mivel a részecskék közt ható erők közül egyedül a gyenge kölcsönhatás befolyásolja, szinte akadálytalanul hatol át vastag ólomtömbökön, sőt, egész Földünkön is. Ezért észleléséhez irdatlan méretű detektorokra és hosszú mérési időre van szükség. A neutrínóknak az elektromosan töltött leptonokhoz - az elektronhoz, a müonhoz és a tau-leptonhoz - hasonlóan (és azokhoz kapcsolódva) három fajtája ("íze") ismeretes: az elektron-, a müon- és a tauneutrínó. A részecskefizikában elfogadott standard modell szerint valamennyiük nyugalmi tömege nulla, más modellek szerint viszont lehet valamekkora, piciny, de nullánál nagyobb tömegük: ez esetben a különféle típusú neutrínók átalakulhatnak egymásba. (Ez az úgynevezett neutrínóoszcilláció.)
A tavalyi év egyik legnagyobb tudományos szenzációja volt, amikor a japán Super-Kamiokande detektornál dolgozó nemzetközi kutatócsoport júniusban bejelentette: a légköri neutrinók megfigyelése alapján immár szinte bizonyosra vehető, hogy ez az oszcilláció létezik, következésképp a neutrínók közül legalább egynek nullánál nagyobb nyugalmi tömege van. (Lásd lapunk tavalyi, . számát. - A szerk.)
Az alig egy évvel a tavalyi bejelentést követően Japánban most megkezdett K2K-kísérletsorozat egyúttal az első sikeres próbája annak is, hogy gyorsítóban mesterségesen előállított részecskéket ilyen nagy - 250 kilométeres - távolságban sikerült "nyakon csípni". (A hasonló célú amerikai MINOS-kísérlet, amelyben a chicagói Fermi Laboratóriumból küldenek majd neutrínókat a 730 kilométerre levő minnesotai Soudan detektorhoz, csak 2002-ben indul.) Az efféle kísérletek azért sokat ígérők, mert a mesterségesen előállított, 2 másodpercenként útnak indított, mikroszekundumos időtartamú neutrínóimpulzusokban nagyságrendekkel nagyobb számú és ismert energiájú neutrínó érkezik a detektorba: ez nemcsak a mérések pontosságát növeli, hanem a kellő számú esemény "begyűjtéséhez" szükséges (eddig években mérhető) időt is jócskán lerövidíti.
Az 50 ezer tonnányi vizet tartalmazó japán Super-Kamiokande detektort egy bánya mélyén, 1000 méterrel a Föld felszíne alatt építették meg. A legalább tízemeletes toronynak megfelelő méretű, 40 méteres átmérőjű és 40 méter magas tartályt a világ legtisztább vizével töltötték fel. Belső felületét teljesen "kibélelve" több mint 11 ezer kamera lesi a vizen áthaladó netrínóktól eredő gyenge fényfelvillanásokat, amelyek a neutrínó-proton kölcsönhatásokban keletkező elektronok vagy müonok Cserenkov-sugárzásából származnak.
A K2K-kísérletben a KEK protonszinkrotronjában előállított neutrínónyaláb egy helyi kisebb és a távoli Super-Kamiokande detektor által kijelölt egyenes mentén halad. A KEK-ben elhelyezett kis detektor (amely a Kamiokande kicsinyített, tizedakkora mása) méri azt, hogy a gyorsítóból hány neutrínó indult el a Super-Kamiokande felé, az utóbbi pedig azt, hogy ezekből mennyi érkezett meg. A két értéket összehasonlítva meghatározható, hogy van-e, s ha igen, mekkora a hiány, azaz a neutrínók mekkora hányada "tűnt el" útközben. A KEK helyi neutrínódetektorának építése az idén januárban fejeződött be, az első próbák márciusban, a tényleges kísérletsorozat júniusban indult. A nemzetközi együttműködésben - japán, koreai és amerikai kutatók bevonásával - folyó K2K-kísérletben húsz kutatóintézet mintegy száz munkatársa vesz részt.
Forrás: http://neutrino.kek.jp

(ÉT)

Ajánló: