Czym w ogóle są antyneutrina? Aby odpowiedzieć na to pytanie, warto byłoby zacząć od wyjaśnienia, czym są neutrina. Te to tzw. cząstki elementarne, noszące miano podstawowych w modelu standardowym. Neutrina dzieli się na elektronowe, mionowe oraz taonowe, przy czym każdy z tych rodzajów posiada swoje odpowiedniki w postaci antyneutrin.
Czytaj też: Tak powstają gwiazdy. Naukowcy zidentyfikowali brakujący element układanki
Ze względu na fakt, iż neutrina praktycznie nie posiadają masy oraz są pozbawione ładunku i niemal wcale nie oddziałują z innymi cząstkami, wiedza naukowców na ich temat jest znacznie mniej obszerna niż byśmy tego chcieli. Aby odróżnić neutrina od antyneutrin, badacze skupiają się na tym, że neutrino elektronowe pojawia się obok pozytonu, podczas gdy antyneutrino elektronowe będzie obecne wraz z elektronem.
Wypełnione cieczą zbiorniki wyłożone tzw. fotopowielaczami są wykorzystywane do wykrywania odwrotnego rozpadu beta, który towarzyszy oddziaływaniom antyneutrin z protonami. Takie zbiorniki pozwalają na detekcję delikatnej poświaty promieniowania Czerenkowa, stanowiącej pokłosie aktywności niezwykle szybko poruszających się cząstek.
Sygnały wykryty przez naukowców z Sudbury Neutrino Observatory pochodził z oddalonego o ponad 240 kilometrów reaktora jądrowego
O tym, w jaki sposób zostało to wykorzystane, naukowcy piszą na łamach Physical Review Letters. Co szczególnie istotne, antyneutrina są produkowane przez reaktory jądrowe. I choć powstaje ich wiele, to są na tyle niskoenergetyczne, iż trudno je wykryć. Do prowadzenia detekcji wykorzystuje się ukryte na głębokości 2073 metrów laboratorium, czyli wspomniane już Sudbury Neutrino Observatory. Warto wspomnieć, iż placówka ta została zbudowana w dawnej kopalni niklu.
Jak wykazały analizy danych zebranych w poprzednich latach, udało się znaleźć dowody na zachodzenie odwrotnego rozpadu beta. Energia świetlna wygenerowana za sprawą tego procesu wyniosła 2,2 megaelektronowolta, przy czym dostępne detektory zazwyczaj mają problemy z wykryciem wartości poniżej 3 megaelektronowoltów. Na szczęście w tym przypadku instrumenty były czulsze, a członkowie zespołu badawczego oszacowali z 99,7% prawdopodobieństwem, że wykryty sygnał został wyemitowany przez antyneutrino. Jeśli zaś chodzi o źródła neutrin docierających do Ziemi z przestrzeni kosmicznej, to mogą one powstawać na przykład na Słońcu. Poza tym tworzą się na skutek interakcji promieniowania kosmicznego z górnymi warstwami naszej planety.
Czytaj też: Odkryto nietypową cząstkę elementarną. Takiego neutrina nigdy wcześniej nie widzieliśmy
Jesteśmy zaintrygowani tym, że czysta woda może być używana do pomiaru antyneutrin z reaktorów i to na tak duże odległości. Włożyliśmy dużo wysiłku, aby wyodrębnić garść sygnałów z danych zebranych na przestrzeni 190 dni. Końcowy rezultat jest satysfakcjonujący. podsumowuje Logan Lebanowski z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley
