A CERN Nagy Hadronütköztetőjével (LHC) dolgozó fizikusok pár nappal ezelőtt jelentették be, hogy sikeresen észleltek neutrínókat a létesítményben. A neutrínók a legkisebb és leggyengébb interakciókba kerülő ismert részecskék közé tartoznak. Lényegében mindenütt jelen vannak az univerzumban, de nagyon ritkán kerülnek kölcsönhatásba a normál anyaggal. Testünkön például ezen mondat olvasása közben is sok billiónyi neutrínó halad át anélkül, hogy bármiféle interakcióba kerülne saját részecskéinkkel.
A neutrínók észlelésére éppen ezért nagy méretű, izolált detektorokat építenek a szakértők, amelyek általában kilométernyi jég vagy szikla alatt, vagy pedig egy tó mélyén kapnak helyet. A legutóbbi detektálás azonban pontosan azért érdekes, mert egy részecskeütköztetőben történt, amire még sosem volt példa. Jonathan Feng, a Kaliforniai Egyetem kutatója és kollégái így jelentős áttörést értek el, ami ezen mindenütt jelenlevő, mégis rejtélyes részecskék természetének eljövendő kutatását illeti.
A részecskéket a FASER nevű kísérleti emulziós detektor működtetése során észlelték. Utóbbi az LHC egy új részecskefizikai kísérletéhez tartozik, és kifejezetten a nagyon apró részecskék detektálására fejlesztették ki, többek közt annak reményében, hogy általa azonosíthatják a sötét anyag ismeretlen részecskéit is.
„Mint kiderült, a legnagyobb energiájú neutrínók a részecskenyaláb mentén keletkeznek” – mondja Feng. „Ezek a neutrínók nagyobb eséllyel kerülnek kölcsönhatásba, így a FASER nyaláb mentén való elhelyezésével többet is képesek voltunk elcsípni, pedig a FASER egy elég apró detektor.”
A FASER kísérleti detektor egymásra helyezett ólom- és volfrámlemezekből áll (101 ólomlemezből és 120 volfrámlemezből), amelyeket emulziós filmréteg borít. Ha az LHC-ben keletkető neutrínók beleütköznek a nehézfém atommagokba, az ütközések nyomot hagynak a filmrétegeken.
Feng elmondása szerint az eredmények kifejezett optimizmusra adnak okot, azt jelzik, hogy jó nyomon járnak a kutatók, és a FASER-koncepciónak van értelme. A kutató a jelenlegi siker alapján azt várja, hogy 2024-ig akár 10 ezer neutrínóészlelést is jegyezhetnek az LHC-ben, és rendkívül izgalmas lesz látni, hogy mi derül ki ezekből az adatokból.
A FASER a FASERnu próbaverziója, amely jóval reaktívabb lesz a jelenlegi detektornál. A tervezett érzékelővel a neutrínók mellett olyan részecskéket is tanulmányozni kívánnak, amelyek létezését egyelőre csak feltételezik, például a sötét anyag kapcsán teoretizált sötét fotonokat. Az új detektort még idén felszerelik, és jövőre kezdi meg az adatgyűjtést, az LHC harmadik működési időszakában.
