นิวตริโนเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่สร้างขึ้นในกระบวนการนิวเคลียร์ที่หลากหลาย ชื่อของพวกเขาซึ่งหมายถึง "คนที่เป็นกลางน้อย" หมายถึงความจริงที่ว่าพวกเขาไม่มีประจุไฟฟ้า จากกองกำลังพื้นฐานทั้งสี่ในจักรวาลนิวตริโนเท่านั้นที่มีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงสองตัวและกำลังอ่อนซึ่งรับผิดชอบการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของอะตอม มีมวลเกือบไม่มีพวกเขาผ่านจักรวาลที่เกือบความเร็วของแสง
นิวตริโนนับไม่ถ้วนมาเป็นเศษส่วนของวินาทีหลังจากบิ๊กแบง และนิวตริโนใหม่จะถูกสร้างขึ้นตลอดเวลา: ในหัวใจนิวเคลียร์ของดวงดาวในเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูบนโลกในระหว่างการล่มสลายของซุปเปอร์โนวาและเมื่อธาตุกัมมันตรังสีสลายตัว ซึ่งหมายความว่ามีนิวตริโนมากกว่าโปรตอนในเอกภพโดยเฉลี่ย 1 พันล้านเท่าตามนักฟิสิกส์ Karsten Heeger จากมหาวิทยาลัยเยลในนิวเฮเวนคอนเนตทิคัต
แม้ว่านิวทริโน่ของพวกเขาจะยังคงแพร่หลายอยู่ แต่นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ยังคงเป็นปริศนาเพราะอนุภาคนั้นจับยาก Neutrinos ไหลผ่านสสารเป็นส่วนใหญ่ราวกับว่าพวกมันเป็นรังสีแสงผ่านหน้าต่างโปร่งใสแทบจะไม่มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งอื่นใดที่ดำรงอยู่ ประมาณนิวตริโนประมาณ 100 พันล้านกำลังผ่านร่างกายทุกตารางเซนติเมตรในขณะนี้แม้ว่าคุณจะไม่รู้สึกอะไรเลย
ค้นพบอนุภาคที่มองไม่เห็น
Neutrinos ถูกโพสต์ครั้งแรกเป็นคำตอบของปริศนาทางวิทยาศาสตร์ ในปลายศตวรรษที่ 19 นักวิจัยงงกับปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเบต้าสลายซึ่งนิวเคลียสในอะตอมเกิดการปลดปล่อยอิเล็กตรอนตามธรรมชาติ การสลายตัวของเบต้าดูเหมือนจะละเมิดกฎหมายทางกายภาพพื้นฐานสองประการ: การอนุรักษ์พลังงานและการอนุรักษ์โมเมนตัม ในการสลายตัวของเบต้าการกำหนดค่าสุดท้ายของอนุภาคดูเหมือนว่าจะมีพลังงานน้อยเกินไปและโปรตอนยังคงยืนนิ่งมากกว่าที่จะถูกกระแทกในทิศทางตรงกันข้ามของอิเล็กตรอน จนกระทั่งปี 1930 นักฟิสิกส์โวล์ฟกังพอลลีเสนอความคิดว่าอนุภาคพิเศษอาจบินออกจากนิวเคลียสโดยมีพลังงานและโมเมนตัมหายไป
"ฉันได้ทำสิ่งที่แย่มากฉันได้ตั้งชื่ออนุภาคที่ไม่สามารถตรวจจับได้" Pauli พูดกับเพื่อนโดยอ้างถึงความจริงที่ว่านิวตริโนที่ตั้งสมมติฐานของเขานั้นน่ากลัวมากจนแทบไม่มีปฏิกิริยาใด ๆ เลย .
มากกว่าหนึ่งศตวรรษในสี่ต่อมานักฟิสิกส์ Clyde Cowan และ Frederick Reines ได้สร้างเครื่องตรวจจับนิวตริโนและวางไว้นอกเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่โรงไฟฟ้าพลังงานปรมาณูสะวันนาในเซาท์แคโรไลนา การทดลองของพวกเขาพยายามขัดขวางนิวตริโนหลายร้อยล้านล้านกระบอกที่บินมาจากเครื่องปฏิกรณ์และ Cowan และ Reines ส่งโทรเลขไปหา Pauli เพื่อแจ้งการยืนยัน Reines จะชนะรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1995 โดยเวลานั้น Cowan ได้เสียชีวิตลง
แต่ตั้งแต่นั้นมานิวตริโนได้ท้าทายความคาดหวังของนักวิทยาศาสตร์อย่างต่อเนื่อง
ดวงอาทิตย์สร้างนิวตริโนจำนวนมหาศาลที่ถล่มโลก ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 นักวิจัยได้สร้างเครื่องตรวจจับเพื่อค้นหานิวตริโนเหล่านี้ แต่การทดลองของพวกเขายังคงแสดงความคลาดเคลื่อนโดยตรวจพบนิวตริโนประมาณหนึ่งในสามที่คาดการณ์ไว้ มีบางอย่างผิดปกติกับแบบจำลองของดวงอาทิตย์หรือสิ่งที่แปลกประหลาดเกิดขึ้น
ในที่สุดนักฟิสิกส์ก็พบว่านิวตริโนมีแนวโน้มว่าจะมีอยู่สามแบบหรือหลายประเภท นิวตริโนสามัญเรียกว่าอิเล็กตรอนนิวตริโน แต่ก็มีอีกสองรสชาติ: มิวนิกนิวตริโนและนิวตริโนเอกภาพ เมื่อพวกเขาผ่านระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์และโลกของเรานิวตริโนก็สั่นระตุ้นทั้งสามประเภทซึ่งเป็นสาเหตุที่การทดลองในช่วงต้นเหล่านั้น - ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อค้นหารสชาติเดียว - หายไปสองในสามของจำนวนทั้งหมด
แต่มีเพียงอนุภาคที่มีมวลเท่านั้นที่สามารถรับความผันผวนนี้ได้ซึ่งขัดแย้งกับแนวคิดก่อนหน้านี้ที่นิวตริโนนั้นไม่มีมวล ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัดถึงมวลของนิวตริโนทั้งสาม แต่การทดลองได้พิจารณาแล้วว่าน้ำหนักที่หนักที่สุดของพวกมันจะต้องน้อยกว่า 0.0000059 เท่าของมวลอิเล็กตรอน
กฎใหม่สำหรับนิวตริโน
ในปี 2554 นักวิจัยโครงการ Oscillation ด้วย Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) ในอิตาลีทำให้เกิดความรู้สึกทั่วโลกโดยประกาศว่าพวกเขาตรวจพบนิวตริโนที่เดินทางเร็วกว่าความเร็วแสงซึ่งเป็นองค์กรที่เป็นไปไม่ได้ แม้ว่าจะได้รับการรายงานอย่างกว้างขวางในสื่อ แต่ผลลัพธ์ได้รับการต้อนรับด้วยความสงสัยอย่างมากจากชุมชนวิทยาศาสตร์ น้อยกว่าหนึ่งปีต่อมานักฟิสิกส์ตระหนักว่าการเดินสายไฟที่ผิดพลาดนั้นเลียนแบบการค้นพบที่เร็วกว่าแสงและนิวตริโนกลับไปสู่อาณาจักรของอนุภาคที่มีกฎเกณฑ์เกี่ยวกับจักรวาล
แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงมีความรู้มากมายเกี่ยวกับนิวตริโน เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยจาก Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) ที่ Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) ใกล้ชิคาโกได้ให้หลักฐานที่น่าสนใจว่าพวกเขาตรวจพบนิวตริโนชนิดใหม่ที่เรียกว่า neutrino ที่ปลอดเชื้อ การค้นพบดังกล่าวยืนยันความผิดปกติก่อนหน้านี้ที่ Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) การทดลองที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอสในนิวเม็กซิโก neutrinos ที่ผ่านการฆ่าเชื้อจะทำให้ฟิสิกส์ที่รู้จักดีขึ้นเพราะมันไม่เข้ากับสิ่งที่เรียกว่าแบบจำลองมาตรฐานซึ่งเป็นกรอบที่อธิบายอนุภาคและแรงที่รู้จักเกือบทั้งหมดยกเว้นแรงโน้มถ่วง
หากผลลัพธ์ใหม่ของ MiniBooNE นั้นคงอยู่“ นั่นจะใหญ่มากนั่นคือเกินกว่ารุ่นมาตรฐานที่จะต้องใช้อนุภาคใหม่…และกรอบการวิเคราะห์ใหม่ทั้งหมด” Kate Scholberg นักฟิสิกส์อนุภาคแห่งมหาวิทยาลัย Duke กล่าวกับ Live Science
