Tudomány: a fizikát átírni képes részecskék kutatásának első eredményeit összegezzük
Egy nemzetközi tudóscsoport elemezte a két tonna évnek megfelelő megfigyelési időszak alatt gyűjtött adatokat, és pontosította a kettős neutrínó nélküli béta-bomlás életképességének határait. Az eredmények szerint, ha valóban megtörténik a nem-neutrínó bomlás, annak gyakorisága nem haladja meg az 50 kvadrillió évenkénti egyet – vagyis minden egybillió billió évben. A munka a Science folyóiratban jelent meg.
Mélyen a közép-olaszországi Gran Sasso hegy alatt a fizikusok a modern tudomány egyik legtitokzatosabb kísérletét folytatják. A CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) projekt, amelyben a Yale Egyetem kutatói és több tucat tudományos központ vesz részt szerte a világon, egy ritka nukleáris folyamat – a neutrínó nélküli kettős béta-bomlás – felkutatását célozza. Felfedezése megváltoztathatja az anyag szerkezetére vonatkozó alapvető elképzeléseket.
A normál kettős béta-bomlás során két neutron két protonná alakul, két elektront és két antineutrínót bocsátanak ki. De ha a folyamat antineutrínók nélkül megy végbe, ez azt jelenti, hogy a neutrínók és az antineutrínók egy és ugyanaz, vagyis a neutrínó a saját antirészecskéje. Ezt a fajta magot Majorana magnak nevezik.
Egy ilyen ritka esemény rögzítéséhez rendkívül tiszta körülmények között figyelték meg a tudósok: a detektor csaknem egy kilométernyi szikla alatt helyezkedett el, és egy kétezer éves római hajótörésből származó ólom védte a sugárzástól.
A kísérleteknek azonban még ebben a mélységben is meg kell küzdeniük a háttér-ingadozásokkal – az emberi hangoktól a földrengésekig és a szörfözésig az olasz tengerparton. Ezért a kutatócsoport egy speciális zajcsökkentő algoritmust dolgozott ki, amely a „zajszűrő fejhallgató” elvéhez hasonló, csak egy teljes laboratóriumi léptékben.
„A külső rezgések tanulmányozására összpontosítottunk, és megtanultuk, hogyan vonjuk le őket matematikailag az adatokból, hogy javítsuk ennek a rendkívül ritka bomlásnak a keresését” – magyarázza Reina Maruyama, a Yale Egyetem professzora.
A tudósok több mint két tucat érzékelőt telepítettek, amelyek hőmérsékletet, hangot, rezgést és elektromágneses interferenciát mérnek, és segítségükkel megtanították a rendszert a valódi jelek „zajtól” való megkülönböztetésére.
Carsten Heeger, a Yale professzora szerint, ha sikerülne kimutatni a kettős béta-bomlást neutrínók nélkül, ez közvetlen bizonyítéka lenne annak, hogy a neutrínó egy Majorana-részecske. „Egy ilyen felfedezés megmagyarázná, hogy miért van több anyag, mint antianyag a világegyetemben, és ez lenne az első megerősítése a fizika a Standard Modellen túl.”
A tudósok biztosak benne: ha a CUORE hosszú évekig nem is kap jelet, minden újabb mérés közelebb visz a világegyetem egyik fő titkának – a neutrínók természetének – megfejtéséhez.