„Particulele-fantomă” ale universului dezvăluie informații surprinzătoare într-un nou experiment. Ce au descoperit oamenii de știință
La peste 700 de metri sub pământ, în sudul Chinei, se află un instrument științific care promite să schimbe modul în care înțelegem universul. JUNO, cel mai mare detector de neutrini construit vreodată, tocmai a publicat primele sale rezultate, iar concluziile sunt mai impresionante decât sperau cercetătorii. În mai puțin de două luni de funcționare, experimentul a reușit să atingă o precizie pe care alte laboratoare au obținut-o abia după o jumătate de secol. Pentru fizica modernă, este un moment istoric.
Un detector uriaș care reușește ce alte experimente au făcut în 50 de ani
JUNO – Jiangmen Underground Neutrino Observatory – este un colos de 35 de metri lățime, plin cu aproape 20.000 de tone de lichid special conceput să reacționeze la particulele aproape imposibil de detectat: neutrinii. Atunci când una dintre aceste particule fantomatice lovește lichidul, produce o minuscule licărire, captată imediat de mii de senzori.
În doar 59 de zile de funcționare, cercetătorii au reușit să măsoare cu o precizie fără precedent două dintre parametrii fundamentali ai neutrino-oscilațiilor: unghiul de amestec, care explică modul în care diferitele tipuri de neutrini se transformă unii în alții, și diferențele de masă dintre aceste tipuri. Gioacchino Ranucci, purtător de cuvânt adjunct al proiectului, spune că JUNO a făcut în câteva săptămâni ceea ce alte experimente au obținut în 50 de ani de măsurători.
Aceste rezultate au fost deja publicate pe platforma arXiv și trimise către revista Chinese Physics C, iar interesul comunității științifice este uriaș. Motivul? Neutrinii sunt singurele particule cunoscute care încalcă în mod direct Modelul Standard – teoria de referință a fizicii particulelor.
Neutrinii, particulele care pot zdruncina Modelul Standard
Denumiți „particule-fantomă”, neutrinii traversează fără efort planeta, clădirile, corpurile noastre – miliarde trec prin tine chiar în acest moment. Interacționează atât de rar cu materia încât par aproape invizibili. Tocmai de aceea, pentru o bună perioadă de timp, oamenii de știință au presupus că nu au masă. Însă în 2015, descoperirea fenomenului de oscilație a neutrino-lor – pentru care s-a acordat Premiul Nobel – a arătat că neutrinilor le lipsesc doar interacțiunile puternice, nu masa.
Această descoperire a pus presiune pe fizicieni: dacă Modelul Standard nu explică masa neutrinilor, atunci nu este complet. Iar aici intervine JUNO. Prin capacitatea de a studia cu precizie modul în care diferitele „arome” de neutrini (electronici, muonici și tau) se transformă unele în altele, noul detector poate deschide drumul către teorii care merg dincolo de Modelul Standard.
Ranucci o spune direct: neutrinii sunt în prezent singura noastră poartă către fizica necunoscută. Dacă înțelegi acești „fantome cosmice”, poți înțelege de ce universul este alcătuit din materie și nu din antimaterie sau poți descoperi interacțiuni complet noi ale naturii.
De ce JUNO poate rescrie fizica: sensibilitate enormă și ambiții și mai mari
Comparat cu detectori anteriori, JUNO este de 20 de ori mai mare și mult mai sensibil. Acest lucru înseamnă că poate înregistra mai multe interacțiuni rare ale neutrinilor într-un timp mai scurt, crescând viteza cu care acumularea de date devine utilă pentru analize complexe.
Iar acesta este doar începutul. Pe termen lung, JUNO ar putea:
- să determine ordinea maselor neutrinilor, un mister fundamental în fizică;
- să găsească indicii despre dezechilibrul dintre materie și antimaterie în univers;
- să contribuie la rezolvarea unei întrebări de secol: există o „nouă fizică” dincolo de Modelul Standard?
Comunitatea științifică urmărește cu atenție fiecare actualizare, deoarece detectorul va continua să funcționeze ani întregi, îmbunătățind continuu precizia măsurătorilor. Cu cât acumulează mai multe date, cu atât cresc șansele ca neutrinii să dezvăluie comportamente care nu pot fi explicate de teoriile existente.
Un început spectaculos pentru un proiect cu potențial uriaș
Primele rezultate ale JUNO reprezintă un moment major în fizică: în doar două luni, cercetătorii au depășit în precizie ceea ce generații întregi de experimente au obținut în zeci de ani. Este un semnal clar că neutrinii nu vor mai rămâne misterul de până acum și că tehnologia modernă poate, în sfârșit, să pătrundă în zone ale fizicii inaccesibile până de curând.
Dacă progresele continuă în ritmul actual, JUNO ar putea deveni instrumentul care va confirma sau va infirma teoriile ce încearcă să explice originile universului, masa particulelor, dispariția antimateriei și poate chiar ceva cu totul neașteptat.
La capătul acestui tunel subteran, departe de lumină, ar putea fi o poartă către o nouă epocă a fizicii.