Po prvi put u povijesti znanosti, istraživači su izravno promatrali rijedak i fascinantan fenomen: interakciju solarnog neutrina s atomom ugljika. O ovom revolucionarnom istraživanju izvijestio je na stranicama uglednog časopisa Physical Review Letters veliki međunarodni znanstveni tim koji okuplja stručnjake iz Portugala, Kanade, SAD-a, Velike Britanije, Njemačke, Meksika i Kine.
Ovo povijesno opažanje izvršeno je u naprednom detektoru SNO+, koji je smješten u laboratoriju SNOLAB. Riječ je o kanadskom laboratoriju specijaliziranom za fiziku neutrina, kvantne tehnologije i potragu za tamnom materijom, a njegova lokacija je jednako impresivna kao i sama istraživanja – nalazi se čak 2 kilometra pod zemljom. Debele slojeve stijena koje se nalaze iznad detektora znanstvenici koriste kao prirodni štit koji izolira uređaje od svih signala osim neutrina, značajno smanjujući pozadinski šum koji bi inače ometao mjerenja.
Neutrini: Duhovi svemira
Neutrini su najzastupljenije čestice materije u svemiru, ali su istovremeno i jedne od najzagonetnijih. Izuzetno ih je teško otkriti jer gotovo nikada ne stupaju u interakciju s materijom. Da bismo shvatili koliko su brojni, dovoljno je reći da svake sekunde kroz naša tijela proleti čak 100 bilijuna neutrina, a da mi to niti ne osjetimo. Oni su toliko sitni i neuhvatljivi da je cijela planeta Zemlja za njih praktički prozirna; prolaze kroz nju kao da je nema.
Detekcija nevidljivog
Najveći izvor neutrina koji stižu do Zemlje je naše Sunce. Tim znanstvenika, koji je radio pod vodstvom Gullivera Miltona sa Sveučilišta Oxford, sada je po prvi put uspio zabilježiti specifičan proces: trenutak kada neutrino udari u atom ugljika-13 i transformira ga.
- Prvi korak bio je udar neutrina u atom ugljika-13.
- Taj udar pretvorio je atom ugljika u radioaktivni izotop dušik-13.
- Otprilike 10 minuta kasnije, taj novostvoreni dušik-13 se raspao.
Znanstvenici su prvo uočili bljesak (scintilaciju) koji je nastao kao rezultat početnog sudara neutrina s atomom ugljika. Nedugo nakon toga, detektirali su drugi signal koji je potjecao od raspada novostvorenog, nestabilnog radioaktivnog dušika-13. Ova sekvenca događaja bila je ključni potpis koji su tražili.
Potvrda teorijskih modela
Usporedba dobivenih rezultata s teorijskim predviđanjima donijela je veliko zadovoljstvo fizičarima. Provedena je detaljna statistička analiza rezultata prikupljenih u razdoblju između 4. svibnja 2022. i 29. lipnja 2023. godine. U tom vremenskom okviru od 231 dana:
- Detektor je registrirao 5,6 takvih događaja (u prosjeku).
- Teoretski izračuni predviđali su da bi se trebalo dogoditi 4,6 interakcija.
Ova bliskost brojki potvrđuje da su naši modeli fizike čestica iznimno precizni te otvara vrata novim metodama proučavanja solarnih neutrina i procesa koji se odvijaju u jezgri našeg Sunca.
