Her günün her saniyesinde, trilyonlarca trilyonlarca atom altı parçacığın üzerine bombalanıyor ve uzayın derinliklerinden aşağı doğru duş alıyorsunuz. Neredeyse ışık hızında patlayan, kozmik bir kasırganın gücüyle içinizden esiyorlar. Gece ve gündüz, gökyüzünün her yerinden geliyorlar. Dünya'nın manyetik alanına ve koruyucu atmosfere çok fazla tereyağı gibi nüfuz ediyorlar.
Ve yine de, başınızın üstündeki saçlar bile karıştırılmıyor.
Neler oluyor?
Biraz tarafsız olan
Bu küçük mermilere, parlak fizikçi Enrico Fermi tarafından 1934'te getirilen bir terim olan nötrinolar denir. Bu kelime "biraz tarafsız olan" için belirsiz bir şekilde İtalyanca ve varlıklarının çok meraklı bir nükleer reaksiyonu açıkladığı varsayıldı.
Bazen elementler biraz… kararsız hissederler. Ve eğer çok uzun süre yalnız kalırlarsa, parçalanırlar ve kendilerini periyodik masada biraz daha hafif bir şeye dönüştürürler. Buna ek olarak, küçük bir elektron ortaya çıkar. Ancak 1920'lerde bu çürüklerin dikkatli ve ayrıntılı gözlemleri küçük, titiz tutarsızlıklar buldu. Sürecin başlangıcındaki toplam enerji, ortaya çıkan enerjiden biraz daha büyüktü. Matematik toplanmadı. Garip.
Böylece, birkaç fizikçi yepyeni bir parçacığı tüm kumaştan çıkardı. Eksik enerjiyi kaldıracak bir şey. Küçük bir şey, hafif bir şey, ücretsiz bir şey. Dedektörlerinden geçebilecek bir şey fark edilmedi.
Biraz tarafsız. Bir nötrino.
Varlıklarını teyit etmek birkaç yıl daha sürdü - bu kadar kaygan ve nezaketsiz ve sinsi. Ancak 1956'da, nötrinolar bilinen, ölçülen, teyit edilen parçacıkların büyüyen ailesine katıldı.
Ve sonra işler tuhaflaştı.
Favori lezzet
Sorun, nötrino fikrinin zemin kazanmaya başladığı yaklaşık olarak aynı anda meydana gelen müonun keşfi ile demlenmeye başladı: 1930'lar. Muon neredeyse bir elektron gibidir. Aynı ücret. Aynı dönüş. Ama bu çok önemli bir şekilde farklı: Kardeşinden, elektrondan 200 kat daha büyük, daha ağır.
Müonlar kendi özel reaksiyonlarına katılırlar, ancak uzun sürmezler. Etkileyici yığınları nedeniyle, çok kararsızdırlar ve daha küçük bitlerin duşlarına hızla çürürler ("çabuk" burada mikrosaniye veya iki saniye içinde anlamına gelir).
Her şey yolunda ve güzel, öyleyse müonlar neden nötrino hikayesine giriyor?
Fizikçiler, nötrino varlığını gösteren çürüme reaksiyonlarının her zaman bir elektron olduğunu ve hiçbir zaman bir müon olmadığını fark ettiler. Diğer reaksiyonlarda, müonlar elektronlar değil, patlardı. Bu bulguları açıklamak için, nötrinoların bu çürüme reaksiyonlarında (ve başka herhangi bir nötrino türünde değil) her zaman elektronlarla eşleştiğini düşünürken, elektron iken, müon henüz keşfedilmemiş bir nötrino türüyle eşleşmelidir ... Sonuçta, elektron dostu nötrino, müon olaylarından gözlemleri açıklayamazdı.
Ve böylece av devam etti. Ve üzerinde. Ve üzerinde. 1962'ye kadar fizikçiler nihayet ikinci tür nötrinoya kilitlendiler. Başlangıçta "nötretto" olarak adlandırıldı, ancak daha rasyonel kafalar, onu müon-nötrino olarak adlandırmak şeması ile galip geldi, çünkü her zaman kendisini müon ile reaksiyonlarda eşleştirdi.
Tao Yolu
Tamam, iki tanesi nötrinoları doğruladı. Doğanın bizim için daha çok depoları var mıydı? 1975 yılında, Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi'ndeki araştırmacılar, çevik elektron ve ağır müon için daha ağır bir kardeşin varlığını ortaya çıkarmak için monoton veri dağlarından cesurca elendiler: hulking tau, elektron kütlesinin 3.500 katında . Bu büyük bir parçacık!
Böylece hemen soru ortaya çıktı: Eğer üç parçacıktan oluşan bir aile varsa, elektron, müon ve tau… bu yeni keşfedilen yaratıkla eşleştirmek için üçüncü bir nötrino olabilir mi?
Belki, belki değil. Belki de sadece iki nötrino vardır. Belki dört tane vardır. Belki 17. Doğa daha önce beklentilerimizi tam olarak karşılamadı, bu yüzden şimdi başlamak için bir neden yok.
On yıllar boyunca birçok korkunç ayrıntıyı atlayan fizikçiler, üçüncü bir nötrino'nun var olması gereken çeşitli deneyleri ve gözlemleri kullanarak kendilerini ikna ettiler. Ancak 2000 yılında, Fermilab'da özel olarak tasarlanmış bir deney (NU Tau'nun Doğrudan Gözlemi için mizahi bir şekilde DONUT deniyor) ve nihayet uydurmuyorum) haklı olarak bir tespit talebinde bulunmak için yeterli onaylanmış manzara.
Hayaletleri kovalamak
Peki, neden nötrinoları bu kadar önemsiyoruz? Onları neden II. Dünya Savaşı'ndan modern döneme kadar 70 yılı aşkın bir süredir takip ediyoruz? Nesiller boyu bilim insanları neden bu küçük, tarafsız olanlar tarafından bu kadar büyülenmişti?
Nedeni nötrinoların beklentilerimizin dışında yaşamaya devam etmesidir. Uzun zamandır var olduklarından bile emin değildik. Uzun bir süre boyunca, deneyler can sıkıcı bir şekilde kütle olması gerektiğini keşfetene kadar tamamen kütlesiz olduklarına ikna olduk. Tam olarak “ne kadar” modern bir sorun olmaya devam ediyor. Ve nötrinoların seyahat ettikleri zaman bu karakter değiştirme alışkanlığı vardır. Bu doğru, bir nötrino uçuş sırasında seyahat ederken, maskeleri üç tat arasında değiştirebilir.
Hatta fizikçilerin açlık çektiği, steril nötrino olarak bilinen, herhangi bir normal etkileşime katılmayan ek bir nötrino bile olabilir.
Başka bir deyişle, nötrinolar fizik hakkında bildiğimiz her şeye sürekli meydan okur. Ve hem geçmişte hem de gelecekte ihtiyacımız olan bir şey varsa, bu iyi bir meydan okumadır.
Paul M. Sutter astrofizikçi Ohio Eyalet Üniversitesi, birşeyin sahibi Bir Uzay Adamına Sorun ve Uzay Radyove yazarı Evrendeki Yeriniz.
