ニュートリノは、さまざまな核プロセスで作成されたとらえどころのない素粒子です。彼らの名前は、「少し中立なもの」を意味し、彼らが電荷を持たないという事実を指します。宇宙の4つの基本的な力のうち、ニュートリノは重力と原子の放射性崩壊の原因となる弱い力の2つとのみ相互作用します。質量がほとんどないため、ほとんど光の速さで宇宙を駆け抜けます。
無数のニュートリノがビッグバンの後にほんの一瞬で存在した。そして、常に新しいニュートリノが生成されます：星の核心、地球上の粒子加速器、原子炉、超新星の爆発的な崩壊中、そして放射性元素が崩壊するとき。コネチカット州ニューヘブンにあるイェール大学の物理学者カルステンヒーガー氏によれば、これは、宇宙に存在するニュートリノが平均で10億倍も多いことを意味しています。
ユビキタスにもかかわらず、ニュートリノは粒子を捕らえるのが非常に難しいため、物理学者にとってほとんど謎のままです。ニュートリノは、まるで透明な窓を通過する光線のようにほとんどの物質を流れ、他のすべてのものとはほとんど相互作用しません。現時点では、約1,000億のニュートリノが体の1平方センチメートルあたりを通過していますが、何も感じません。
見えない粒子を発見
ニュートリノは、科学的謎の解答として最初に提唱されました。 19世紀後半、研究者たちは、原子内部の原子核が電子を自発的に放出するベータ崩壊と呼ばれる現象に戸惑いました。ベータ崩壊は、エネルギーの保存と運動量の保存という2つの基本的な物理法則に違反しているようです。ベータ崩壊では、粒子の最終的な構成はエネルギーがわずかに少なすぎるようであり、陽子は電子の反対方向にノックされるのではなく、静止していた。物理学者のヴォルフガングパウリが1930年になって初めて、余分な粒子が原子核から飛び出して、失われたエネルギーと運動量を運ぶ可能性があるという考えを提案しました。
「私はひどいことをした。検出できない粒子を仮定した」とパウリは友人に言った、彼の仮定されたニュートリノは非常に幽霊であり、ほとんど何も相互作用せず、ほとんどまたはまったく質量がないという事実に言及した。 。
四半世紀後、物理学者のクライド・コーワンとフレデリック・レインズはニュートリノ検出器を作り、原子炉の外にあるサウスカロライナの原子サバンナ川発電所に置いた。彼らの実験は、原子炉から飛んでいた数百兆のニュートリノのうちのいくつかを捕らえることに成功しました、そして、コワンとレイネスは、彼に彼らの確認を知らせる電報を誇らしげにパウリに送りました。レーンズは1995年にノーベル物理学賞を受賞し続けました。そのときまでに、コーワンは亡くなりました。
しかし、それ以来、ニュートリノは科学者の期待に反抗し続けてきました。
太陽は地球に衝突する巨大な数のニュートリノを生成します。 20世紀半ばに、研究者はこれらのニュートリノを検索するための検出器を構築しましたが、彼らの実験は矛盾を示し続け、予測されたニュートリノの約3分の1しか検出しませんでした。天文学者の太陽のモデルに問題があったか、何か奇妙なことが起こっていました。
物理学者たちは最終的に、ニュートリノには3つの異なるフレーバーまたはタイプがある可能性が高いことに気づきました。通常のニュートリノは電子ニュートリノと呼ばれますが、ミューニュートリノとタウニュートリノの2つのフレーバーも存在します。ニュートリノは太陽と私たちの惑星の間の距離を通過するときに、これら3つのタイプの間で振動しています。そのため、初期の実験（1つのフレーバーのみを検索するように設計されていました）は、総数の3分の2を逃し続けました。
しかし、質量を持つ粒子だけがこの振動を受けることができ、ニュートリノは質量がないという以前の考えとは矛盾しています。科学者たちはまだ3つのニュートリノすべての正確な質量を知りませんが、実験により、最も重いニュートリノは電子の質量の少なくとも0.0000059倍でなければならないことがわかっています。
ニュートリノの新しいルールは？
2011年に、イタリアのエマルジョン破壊装置（OPERA）実験を伴う発振プロジェクトの研究者たちは、光速よりも速く移動するニュートリノ（おそらく不可能と思われる企業）を検出したことを発表して、世界的なセンセーションを巻き起こしました。メディアで広く報道されましたが、結果は科学界からの多くの懐疑論で迎えられました。 1年もたたないうちに、物理学者たちは配線の誤りが光よりも速い発見を真似ていることに気づき、ニュートリノは宇宙的に法則に従う粒子の領域に戻った。
しかし、科学者たちはニュートリノについてまだ学ぶべきことがたくさんあります。最近、シカゴ近郊のフェルミ国立加速器研究所（Fermilab）のミニブースターニュートリノ実験（MiniBooNE）の研究者たちは、無菌ニュートリノと呼ばれる新しいタイプのニュートリノを検出したという説得力のある証拠を提供しています。このような発見は、ニューメキシコのロスアラモス国立研究所での実験である液体シンチレータニュートリノ検出器（LSND）で見られた以前の異常を裏付けています。滅菌ニュートリノは、重力を除くほとんどすべての既知の粒子と力を説明するフレームワークである標準モデルと呼ばれるものに適合しないため、すべての既知の物理学を覆します。
デューク大学の素粒子物理学者ケイト・ショルバーグは、Live Scienceに語った。
