ისტორიაში პირველად, მკვლევრები ელექტრონსა და მიუონური ნეიტრინოს მაღალენერგეტიკულ ურთიერთქმედებებს დააკვირდნენ. ეს მათ ტერაელექტრონვოლტის (TeV) დიაპაზონზე გააკეთეს. მეცნიერებმა დაკვირვება CERN-ის დიდ ადრონულ კოლაიდერში განახორციელეს, რისთვისაც Forward Search Experiment (FASER) გამოიყენეს.

ნეიტრინოები ფუნდამენტური ნაწილაკებია. მათ ძალიან მცირე მასა აქვს და მატერიასთანაც სუსტად ურთიერთქმედებს. სამეცნიერო საზოგადოებაში ნეიტრინოებს "მოჩვენება ნაწილაკებსაც" უწოდებენ — მიუხედავად იმისა, რომ დედამიწასა თუ ჩვენს სხეულებში ყოველ წამს უთვალავი ნეიტრინო გადის, მათი გამოაშკარავება ფიზიკოსებისთვის მაინც ძალიან რთულია.

ეს პირველი შემთხვევაა, როცა მეცნიერებმა ნაწილაკთა კოლაიდერში ნეიტრინოს დაკვირვება შეძლეს. ნაწილაკთა ფიზიკის დარგში ეს გარღვევად მიიჩნევა, რომელმაც, შესაძლოა, მასშტაბური ექსპერიმენტული კვლევების შემუშავებაზე რევოლუციური გავლენა იქონიოს.

FASERν დეტექტორით აღმოჩენილი ელექტრონული ნეიტრინო — ხელოვნური წყაროსგან შექმნილი ყველაზე მაღალენერგეტიკული ნაწილაკი, რომელსაც კი ოდესმე დავკვირვებივართ.

ფოტო: FASER collaboration

ნეიტრინოები და კვლევის მნიშვნელობა

სულ სამი ტიპის ნეიტრინოები არსებობს: ელექტრონული ნეიტრინოები (ve), მიუონური ნეიტრინოები (νμ) და ტაუ (ντ) ნეიტრინოები. ამ დრომდე ელექტრონული ნეიტრინოების ინტერაქცია 300 გიგაელექტრონვოლტზე (GeV) მაღალ ენერგიაზე არ გაუზომავთ, მიუონური ნეიტრინოების შემთხვევაში კი ეს მაჩვენებელი 400 GeV-სა და 6 ტერაელექტრონვოლტს (6000 GeV) შორის იყო.

ამჯერად აღმოჩენა მეცნიერებმა FASERν დეტექტორის წყალობით გააკეთეს, რომელიც CERN-ის FASER ექსპერიმენტის კომპონენტია. იგი საშუალებას იძლევა, რომ დამუხტული ნაწილაკების (მათ ნეიტრინოს ურთიერთქმედებები წარმოქმნის) კვალი უაღრესი სიზუსტით აღვადგინოთ.

///

გუნდმა დეტექტორის 128.6-კილოგრამიანი ნაწილი გამოიკვლია. ისინი მაღალენერგეტიკულ ნეიტრინოებზე ფოკუსირდნენ, რომლებიც პროტონების ერთმანეთთან შეჯახებით წარმოიქმნა დიდ ადრონულ კოლაიდერში. მკვლევრებმა ელექტრონული ნეიტრინოს ოთხი სავარაუდო ურთიერთქმედება შენიშნეს, ასევე მიუონური ნეიტრინოს 8 სავარაუდო ურთიერთქმედება. თითოეული მათგანის ენერგია 200 GeV-ს აღემატებოდა.

გუნდი აღნიშნავს, რომ ეს დაკვირვებები სტატისტიკურად მნიშვნელოვანია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ძალიან მცირეა იმის შანსი, რომ შედეგები ფონური ხმაურის გამო მიეღოთ. გამოდის, დიდი ალბათობით, ეს მართლაც ნეიტრინოთა ინტერაქციებია.

საგულისხმოა, რომ აღმოჩენილი ნეიტრინოები ყველაზე მაღალენერგეტიკულია ხელოვნური წყაროთი მიღებულთაგან, რომლებსაც კი მეცნიერები ოდესმე დაჰკვირვებიან.

კვლევა ისტორიაში პირველ შეფასებას გვთავაზობს იმისა, თუ რა შანსია, ნეიტრინოებს სამიზნე ნაწილაკებთან ჰქონდეს ინტერაქცია ენერგიის კონკრეტულ დიაპაზონებში. ელექტრონული ნეიტრინოების შემთხვევაში ეს დიაპაზონი 560–1740 GeV არის, მიუონური ნეიტრინოებისთვის კი — 520–1760 GeV.

ახალი შედეგები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია იმ მხრივ, რომ წინა დაკვირვებებისას ელექტრონული ნეიტრინოების შემთხვევაში 300 GeV-ს არ გასცდენიან, მიუონური ნეიტრინოების შემთხვევაში კი ეს ენერგია 400 GeV-იდან 6 TeV-ამდე იყო. მეტიც, ახალი მაჩვენებლები სტანდარტული მოდელის პროგნოზებს მიესადაგება.

ნეიტრინოების ასეთ მაღალ ენერგიებზე შესწავლით, შესაძლოა, ფიზიკის არაერთ ფუნდამენტურ შეკითხვას გაეცეს პასუხი, მაგალითად: რატომ აქვს ნაწილაკებს მასები და სამყაროში მატერია ჭარბობს თუ ანტიმატერია.

ნაშრომი გამოცემაში Physical Review Letters გამოქვეყნდა.

თუ სტატიაში განხილული თემა და ზოგადად: მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სფერო შენთვის საინტერესოა, შემოგვიერთდი ჯგუფში – შემდეგი ჯგუფი.