Επιστήμη

Τι είναι το σωματίδιο φάντασμα;

Η Κίνα κατασκευάζει ένα τεράστιο τηλεσκόπιο στον δυτικό Ειρηνικό Ωκεανό, η δουλειά του οποίου θα είναι να ανιχνεύει «σωματίδια φαντάσματα», γνωστά και ως νετρίνα. «Το τηλεσκόπιο θα είναι το μεγαλύτερο του είδους του» τονίζουν οι επιστήμονες σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Nature.
Τι είναι ένα σωματίδιο φάντασμα;

Για να κατανοήσετε τι είναι ένα σωματίδιο φάντασμα ή νετρίνο, πρέπει να κατανοήσετε την σημασία των ατόμων. Τα άτομα συγκροτούν το σύμπαν μας. Οτιδήποτε έχει μάζα – εσείς, ένα βιβλίο στο ράφι, το φλιτζάνι του καφέ σας, η καρέκλα ή ο καναπές που κάθεστε τώρα – αποτελείται από άτομα.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα άτομα ήταν το μικρότερο σωματίδιο που υπήρχε, προτού ανακαλύψουν ότι αυτά αποτελούνται από ακόμη μικρότερα «υποατομικά» σωματίδια: πρωτόνια (που έχουν θετικό φορτίο), ηλεκτρόνια (αρνητικό φορτίο) και νετρόνια (χωρίς φορτίο).

Τα νετρίνα είναι ένας τύπος ηλεκτρονίου, αλλά, όπως τα νετρόνια, δεν έχουν κανένα φορτίο. Είναι από τα πιο άφθονα σωματίδια στο σύμπαν μας – με τρισεκατομμύρια νετρίνα να περνούν μέσα από εσάς οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή – και επίσης από τα πιο μικροσκοπικά. Τα νετρίνα πιστεύονταν για μεγάλο χρονικό διάστημα ότι δεν είχαν μάζα, μέχρι που οι επιστήμονες βρήκαν αποδείξεις ότι έχουν πολύ μικρή μάζα.

Οι επιστήμονες δυσκολεύονται πάρα πολύ να παρατηρήσουν τα νετρίνα, λόγω του ασθενούς φορτίου τους και της σχεδόν ανύπαρκτης μάζας τους. Μπορούν να «φανούν» μόνο όταν αλληλοεπιδρούν με άλλα σωματίδια. Η σπανιότητα των αλληλεπιδράσεων με άλλα σωματίδια τα καθιστά σχεδόν αδύνατα να εντοπιστούν.

Για τον λόγο αυτό ονομάζονται «σωματίδια φαντάσματα», με την η συντριπτική πλειονότητα να “κυκλοφορεί” απαρατήρητη.
Πώς ανιχνεύουν οι επιστήμονες τα σωματίδια φαντάσματα;

Τα σωματίδια φαντάσματα σπάνια αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια. Αλλά σπάνια δεν σημαίνει «ποτέ». Μερικές φορές αλληλεπιδρούν με μόρια νερού, γι’ αυτό η Κίνα κατασκευάζει το τηλεσκόπιο της κάτω από το νερό.

Οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει «σωματίδια φαντάσματα» σε φευγαλέες στιγμές όταν τα σωματίδια δημιουργούν υποπροϊόντα μετά το ταξίδι τους μέσα από νερό ή πάγο. Αυτά τα «μιόνια» δημιουργούν λάμψεις φωτός που μπορούν να ανιχνευθούν από εξελιγμένα υποβρύχια τηλεσκόπια και προσφέρουν έναν από τους λίγους τρόπους μελέτης της ενέργειας και της πηγής των νετρίνων.

Αυτή τη στιγμή, το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο ανίχνευσης νετρίνων είναι το τηλεσκόπιο “IceCube” του Πανεπιστημίου του Madison-Wisconsin. Τοποθετημένο βαθιά στην Ανταρκτική, οι αισθητήρες του τηλεσκοπίου εκτείνονται σε περίπου 1 κυβικό χιλιόμετρο.

Η Κίνα αναφέρει ότι το νέο της τηλεσκόπιο θα ονομάζεται “Trident” και θα εκτείνεται σε 7,5 κυβικά χιλιόμετρα στη Νότια Σινική Θάλασσα (Θάλασσα της Νότιας Κίνας).

Οι επιστήμονες λένε ότι το μέγεθός του θα του επιτρέψει να ανιχνεύσει περισσότερα νετρίνα και να είναι «10.000 φορές πιο ευαίσθητο» από τα υπάρχοντα υποβρύχια τηλεσκόπια. Η κατασκευή του έχει ήδη ξεκινήσει και αναμένεται να ολοκληρωθεί εντός αυτής της δεκαετίας, σύμφωνα με τους λένε οι επιστήμονες.
Γιατί έχει σημασία η ανίχνευση σωματιδίων φαντασμάτων;

Πολλοί μπορεί να αναρωτηθούν: «Τι είναι τόσο ιδιαίτερο στα νετρίνα;» και «Γιατί πρέπει να μας νοιάζει;» Οι επιστήμονες δεν ξέρουν πραγματικά γιατί τα μαζικά άφθονα νετρίνα συμπεριφέρονται όπως συμπεριφέρονται. Μάλιστα παραβιάζουν τους καθιερωμένους νόμους της φυσικής.

Επίσης δεν είναι σαφές από πού προέρχονται τα σωματίδια. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ίσως έπαιξαν ρόλο στο πρώιμο σύμπαν, ακριβώς μετά το Big Bang (Μεγάλη Έκρηξη). Αλλά αυτό είναι απλώς μια υπόθεση, κάτι που δεν έχουν καταφέρει να αποδείξουν ακόμα .

Πιστεύεται ότι μια καλή κατανόηση των νετρίνων θα βοηθήσει στην επίλυση ενός αριθμού επιστημονικών μυστηρίων, όπως η προέλευση των μυστηριωδών κοσμικών ακτίνων, οι οποίες είναι γνωστό ότι περιέχουν νετρίνα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η κατανόηση της πηγής των νετρίνων θα τους επιτρέψει να εξηγήσουν την προέλευση των κοσμικών ακτίνων – κάτι που προσπαθούν να κάνουν εδώ και αιώνες.
πηγή