Neutrína sú nepolapiteľné subatomické častice vytvorené v širokom spektre jadrových procesov. Ich meno, ktoré znamená „málo neutrálne“, sa vzťahuje na skutočnosť, že nenesú žiadny elektrický náboj. Zo štyroch základných síl vo vesmíre neutrína interagujú iba s dvoma gravitáciami a slabou silou, ktorá je zodpovedná za rádioaktívny rozpad atómov. Keďže nemajú takmer žiadnu hmotu, preplávajú cez kozmos takmer rýchlosťou svetla.
Nespočetné neutrína vznikli zlomky sekundy po Veľkom tresku. A stále sa vytvárajú nové neutrína: v jadrových srdciach hviezd, v urýchľovačoch častíc a atómových reaktoroch na Zemi, počas explozívneho kolapsu supernov a pri rozklade rádioaktívnych prvkov. Podľa fyzika Karstena Heegera z Yale University v New Haven, Connecticut to znamená, že vo vesmíre je v priemere o 1 miliardu krát viac neutrín ako protónov.
Napriek všadeprítomnosti, neutrína vo veľkej miere zostávajú záhadou pre fyzikov, pretože častice sa tak ťažko zachytávajú. Neutrína prúdia väčšinou, ako keby to boli svetelné lúče prechádzajúce priehľadným oknom, ktoré sotva interagujú so všetkým existujúcim. Približne 100 miliárd neutrín v tomto okamihu prechádza cez každý centimeter štvorcový vášho tela, aj keď to nebudete cítiť.
Objavovanie neviditeľných častíc
Neutrinos boli prvýkrát považovaní za odpoveď na vedeckú záhadu. Na konci 19. storočia vedci zavádzali jav známy ako beta rozpad, pri ktorom jadro vo vnútri atómu spontánne emituje elektrón. Zdalo sa, že beta rozpad porušuje dva základné fyzikálne zákony: zachovanie energie a zachovanie hybnosti. Pri beta rozpade sa zdalo, že konečná konfigurácia častíc má trochu príliš nízku energiu a protón stál skôr, než aby bol zrazený v opačnom smere elektrónu. Až v roku 1930 fyzik Wolfgang Pauli navrhol myšlienku, že z jadra by mohla vyletieť ďalšia častica, ktorá so sebou nesie chýbajúcu energiu a hybnosť.
"Urobil som hroznú vec. Postuloval som časticu, ktorú nie je možné zistiť," povedal Pauli priateľovi a poukázal na skutočnosť, že jeho predpokladané neutríno bolo také strašidelné, že sotva interagovalo s ničím a malo by malú až žiadnu hmotnosť ,
O viac ako štvrť storočia neskôr postavili fyzici Clyde Cowan a Frederick Reines detektor neutrín a umiestnili ho mimo jadrový reaktor v atómovej elektrárni Savannah v Južnej Karolíne. Ich experiment dokázal zachytiť niekoľko stoviek biliónov neutrín, ktoré lietali z reaktora, a Cowan a Reines s hrdosťou poslali Pauliovi telegram, aby ho informovali o ich potvrdení. V roku 1995 Reines vyhral Nobelovu cenu za fyziku - dovtedy zomrel Cowan.
Odvtedy však neutrína neustále čelia očakávaniam vedcov.
Slnko produkuje obrovské množstvo neutrín, ktoré bombardujú Zem. V polovici 20. storočia vedci postavili detektory, ktoré hľadali tieto neutrína, ale ich experimenty stále vykazovali nezrovnalosti a odhalili iba asi jednu tretinu predpokladaných neutrín. S astronomickými modelmi slnka bolo niečo zlé, alebo sa dialo niečo divné.
Fyzici nakoniec zistili, že neutrína pravdepodobne prichádzajú do troch rôznych príchutí alebo typov. Obyčajné neutrino sa nazýva elektrónové neutrino, ale existujú aj ďalšie dve príchute: neutrín miónový a tau neutrínový. Keď prechádzajú vzdialenosťou medzi Slnkom a našou planétou, neutrína oscilujú medzi týmito tromi typmi, a preto tie prvé experimenty, ktoré boli navrhnuté iba na hľadanie jednej arómy, stále chýbajú dve tretiny ich celkového počtu.
Táto oscilácia však môže podliehať iba časticiam s hmotnosťou, čo je v rozpore s predchádzajúcimi názormi, že neutrína boli bezhmotné. Zatiaľ čo vedci stále nepoznajú presnú hmotnosť všetkých troch neutrín, experimenty stanovili, že najťažší z nich musí byť najmenej o 0,0000059 krát menší ako hmotnosť elektrónu.
Nové pravidlá pre neutrína?
V roku 2011 vedci z experimentu Oscilačný projekt s emulziou-tRacking Apparatus (OPERA) v Taliansku spôsobili celosvetový pocit oznámením, že zistili, že neutrína cestujú rýchlejšie ako rýchlosť svetla - údajne nemožný podnik. Hoci sa v médiách často uvádzali správy, výsledky boli uvítané s veľkým skepticizmom zo strany vedeckej komunity. O necelý rok neskôr si fyzici uvedomili, že chybné zapojenie napodobňovalo rýchlejší nález ako svetlo a neutrína sa vrátili späť do sféry častíc kozmického zákona.
Vedci sa však stále musia veľa dozvedieť o neutrínach. Vedci z experimentu Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) v laboratóriu Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) neďaleko Chicaga poskytli presvedčivé dôkazy o tom, že objavili nový typ neutrína, ktorý sa nazýva sterilné neutrino. Takéto zistenie potvrdzuje skoršiu anomáliu pozorovanú pri Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), experimente v Národnom laboratóriu Los Alamos v Novom Mexiku. Sterilné neutrína by podporovali všetku známu fyziku, pretože sa nehodia do toho, čo sa nazýva štandardný model, rámec, ktorý vysvetľuje takmer všetky známe častice a sily okrem gravitácie.
Ak nové výsledky MiniBooNE vydržia: „To by bolo obrovské; to je nad rámec štandardného modelu; to by si vyžadovalo nové častice ... a úplne nový analytický rámec,“ povedal pre vedu o živej prírode fyzik častíc Kate Scholberg z Duke University.
