Учёные впервые увидели трансформацию нейтрино

Долгое время учёные могли лишь предполагать, куда исчезают и откуда вдруг появляются нейтрино разного типа (электронное, мюонное и таонное). Во всём обвиняли так называемые осцилляции нейтрино (neutrino oscillation), но никто ранее не мог зарегистрировать их напрямую.

Неуловимые частицы (без заряда и почти без массы) совсем заморочили голову физикам. Они образуются в ряде ядерных реакций и при радиоактивном распаде и прошивают Землю насквозь практически без взаимодействия с веществом.

Учёные вроде бы поняли, как они рождаются. Но при этом в экспериментах их количество и соотношение часто не соответствует предсказанному. Потому возникло предположение о "невидимом" переходе между разными типами частиц (косвенные признаки его существования неоднократно фиксировали в самых разных опытах).

"Мы знали, что совершено убийство, нам оставалось лишь найти тело", – говорит за 170 своих коллег из 33 НИИ 12 стран профессор Антонио Эредитато (Antonio Ereditato) из университета Берна (фото Universität Bern).

Нынешний эксперимент, проведённый на детекторе OPERA в Национальной лаборатории Gran Sasso, позволил увидеть переход напрямую. Физики использовали мюонные нейтрино, полученные в 730 километрах в Европейском центре ядерных исследований (CERN) при столкновении пучка протонов с куском металла.

Компьютерная реконструкция произошедшей "реакции". Мюонное нейтрино превратилось в таонное, которое ударилось о ядро свинца и испустило тау-лептон, тут же распавшийся до чего-то ещё (daughter) (иллюстрация OPERA).

Путешествуя по направлению исходного луча протонов, высокоэнергетические частицы через 2,4 миллисекунды попали на "кирпичики" OPERA. В случае если бы мюонное нейтрино поглотилось ядром свинца, был бы выпущен мюон. Если же мюонное нейтрино прежде превратилось в таонное, то был бы выделен тау-лептон. Именно его среди 6000 пойманных нейтрино (а это треть данных за 2008 год) и обнаружили исследователи.

Осталось насобирать достаточно таких событий, чтобы с уверенностью сказать, что учёные всё же были правы в своих догадках. К тому же новые поступления помогут понять, соответствует ли доля таких осцилляций предсказанной. (Узнайте также о том, как свойства нейтрино помогут изучить древнеримские слитки.)