Ανάμεσα σε όλα τα σωματίδια που βρίσκονται στο διάστημα, που σχηματίζουν την απεραντοσύνη του Κόσμου, υπάρχει ένα ιδιαίτερα, πολύ άπιαστο και δύσκολο να εντοπιστεί, το οποίο καταφέρνει να αψηφά τους νόμους της πιο συμβατικής φυσικής: το νετρίνο. Είναι ένας τύπος μικροσκοπικού σωματιδίου, υποατομικού μεγέθους, που κατέχει κεντρική θέση στις μελέτες του Σύμπαντος εδώ και πολλά χρόνια.
Σε αντίθεση με τα κουάρκ ή τα ηλεκτρόνια με ηλεκτρικό φορτίο, τα νετρίνα έχουν α ουδέτερο φορτίο. Αλλά τότε πώς διαφέρουν από τα νετρόνια; Λοιπόν, για ένα, τα νετρίνα μόλις που αλληλεπιδρούν με την ύλη, δηλαδή Είναι σχεδόν αόρατα. Στην πραγματικότητα, η ύπαρξή τους είναι τόσο διακριτική που δισεκατομμύρια από αυτά περνούν συνεχώς από το σώμα μας χωρίς να αφήνουν ίχνη. Πώς είναι δυνατόν αυτά τα σωματίδια να αλληλεπιδρούν συχνά μαζί μας χωρίς να παρατηρούμε μετά βίας την παρουσία τους;
ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΑ ΝΕΤΡΙΝΑ;
Τα νετρίνα αναγνωρίζονται ως μικροσκοπικά σωματίδια μικρότερα από το μέγεθος ενός ατόμου. Στην πραγματικότητα, η μάζα τους είναι τόσο απίστευτα μικρή που εδώ και καιρό πιστεύονταν ότι είναι σωματίδια χωρίς μάζα. Αυτό το περίεργο χαρακτηριστικό, ωστόσο, του επιτρέπει να το κάνει ταξιδεύουν με πολύ υψηλές ταχύτητεςκοντά σε αυτό του φωτός, χωρίς να χάνει σχεδόν καθόλου ενέργεια στην πορεία.
Επιπλέον, σαν να μην έφτανε αυτό, τα νετρίνα αλληλεπιδρούν με τα υπόλοιπα σωματίδια μέσω μιας δύναμης που ονομάζεται Αδύναμος και η οποία αποτελεί μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις που κυβερνούν τον κόσμο όπως τον γνωρίζουμε (οι άλλες είναι η ισχυρή δύναμη, η βαρυτική δύναμη και η ηλεκτρομαγνητική δύναμη). Το πιο περίεργο με αυτό το είδος αλληλεπίδρασης είναι ότι είναι, όπως υποδηλώνει το όνομα, πολύ αδύναμο και προκαλεί νετρίνα μετά βίας αλληλεπιδρούν με τα υπόλοιπα σωματίδια.
Το ηλεκτρόνιο: το σωματίδιο που ευθύνεται για το γεγονός ότι τίποτα δεν αγγίζει τίποτα
Σε αντίθεση με τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια, τα νετρίνα Δεν έχουν καθόλου ηλεκτρικό φορτίο, που εξηγεί γιατί μπορούν να περάσουν μέσα από την ύλη χωρίς να εκτρέπονται από ηλεκτρικά πεδία. Συχνά μπορούν να συγχέονται με τα κουάρκ, αλλά υπάρχουν ορισμένα στοιχεία που κάνουν μεγάλη διαφορά μεταξύ των δύο. Για παράδειγμα, τα κουάρκ έχουν φορτίο και πρέπει να συνδυάζονται με άλλα σωματίδια όταν ταξιδεύουν στο διάστημα, ενώ τα νετρίνα έχουν ουδέτερο φορτίο και μπορούν να μεταφερθούν ελεύθερα για αυτούς.
ΠΩΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΙ;
Αλλά από πού προέρχονται αυτά τα είδη σωματιδίων; Πώς παράγονται; Λοιπόν, η παραγωγή νετρίνων είναι στην πραγματικότητα ένα φαινόμενο που μπορεί να συμβεί σε διαφορετικές γωνίες του Σύμπαντος. Ένας από αυτούς είναι μέσα μέσα στα αστέρια και αποτελεί μέρος της διαδικασίας παραγωγής ενέργειας, δηλαδή της πυρηνικής σύντηξης. Στον πυρήνα του, όπως και στην περίπτωση του Ήλιου, το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο, απελευθερώνοντας μεγάλες ποσότητες ενέργειας με τη μορφή φωτός και θερμότητας μαζί με μεγάλους αριθμούς νετρίνων. Αυτά ταξιδεύουν στο διάστημα, διασχίζοντας τη Γη συνεχώς.
Μία από τις πηγές παραγωγής νετρίνων είναι οι αντιδράσεις σύντηξης που λαμβάνουν χώρα μέσα στον Ήλιο.
Επιπλέον, είναι επίσης πιθανό να δημιουργούνται στη μορφή εκρήξεις σουπερνόβα, δηλαδή σε φαινόμενα κατάρρευσης στα οποία ένα αστέρι τελειώνει τη ζωή του. Σε αυτό το βίαιο φαινόμενο, εμφανίζεται μια μεγάλη εκπομπή νετρίνων, τα οποία παραμένουν ελεύθερα και ταξιδεύουν στο διάστημα. Όταν εμφανίστηκε το Supernova 1987, που βρίσκεται 168.000 έτη φωτός από τη Γη, η εκπομπή των νετρίνων ήταν τόσο μεγάλη που το ρεύμα καταγράφηκε από επίγειους ανιχνευτές.
Ωστόσο, είναι επίσης δυνατή η τεχνητή παραγωγή νετρίνων σε τεχνητά εργαστήρια που βρίσκονται στον πλανήτη. Αυτή είναι, για παράδειγμα, η περίπτωση των νετρίνων που δημιουργούνται στο επιταχυντές σωματιδίων, όπου ορισμένα στοιχεία, όπως τα πρωτόνια, συγκρούονται με συγκεκριμένους στόχους σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Μια άλλη περίπτωση είναι αυτή διεργασίες πυρηνικής διάσπασηςόπως η διάσπαση βήτα, στην οποία παράγονται νετρίνα μαζί με άλλα στοιχειώδη σωματίδια.
Το πρωτόνιο: από το φύλλο χρυσού στη μάχη κατά του καρκίνου
ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ
Ίσως, ένα από τα μεγάλα άγνωστα που περιβάλλουν αυτά τα συγκεκριμένα σωματίδια είναι:για τι χρησιμεύουν? Τι επιπτώσεις έχει η ύπαρξή του; Λοιπόν, πέρα από την ανησυχητική τους φήμη και το ταξίδι τους στο Σύμπαν, τα νετρίνα έχουν ένα βασικό ρόλο στη σωματιδιακή φυσική και στην εξερεύνηση αστρονομικών φαινομένων. Επομένως, τα νετρίνα προσφέρουν μια σχεδόν μοναδική ευκαιρία να μελετήσουμε τις θεμελιώδεις δυνάμεις που βασιλεύουν στον Κόσμο, ιδιαίτερα την ασθενή δύναμη αλληλεπίδρασης.
Επιπλέον, είναι απαραίτητα σωματίδια κατά την αντιμετώπισή τους εξερευνήστε και κατανοήστε τη σκοτεινή ύλη, που αποτελεί σχεδόν το 27% του Σύμπαντος. Και το γεγονός ότι τα νετρίνα σπάνια αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον που βλέπουμε και ανιχνεύουμε τα καθιστά ιδανικούς υποψηφίους για τη σκοτεινή ύλη. Στην πραγματικότητα, κάποια έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη αναζητώντας υπογραφές νετρίνων που θα μπορούσαν να δείξουν την παρουσία αυτής της σκοτεινής ύλης.
Η Βέρα Ρούμπιν και η ανακάλυψη της σκοτεινής ύλης
Μπορούν επίσης να παίξουν βασικό ρόλο σε παρακολουθεί την πυρηνική δραστηριότητα. Με αυτόν τον τρόπο, η ανίχνευση των νετρίνων μπορεί να μετρηθεί σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, έτσι ώστε μια αλλαγή στην παραγωγή τους να υποδηλώνει κάποιες αλλαγές στη λειτουργία του αντιδραστήρα. Αυτός ο μηχανισμός θα γινόταν τότε εργαλείο πυρηνικής επιτήρησης και ασφάλειας.
Τέλος, τα νετρίνα από αστροφυσικές πηγές, όπως blazars ή κάποια καταστροφικά γεγονότα, μπορούν να βοηθήσουν ανίχνευση ενεργειακών διεργασιών που συμβαίνουν στο Σύμπαν. Για παράδειγμα, τα νετρίνα που συλλαμβάνονται στον ανιχνευτή IceCube στην Ανταρκτική καθιστούν δυνατή τη λήψη πολύτιμων πληροφοριών σχετικά με βίαια και προηγουμένως άγνωστα κοσμικά γεγονότα.