Έχουν μάζα τα νετρίνα;

Τα νετρίνα διαπερνούν σχεδόν τα πάντα. Τι είδους σωματίδια είναι αυτά που μπορούν να κάνουν κάτι τέτοιο; Σημαίνει αυτό ότι δεν έχουν μάζα;

Το νετρίνο είναι αναμφίβολα ένα από τα πλέον μυστηριώδη στοιχειώδη σωματίδια στο «θηριοτροφείο» της σύγχρονης φυσικής. Η ύπαρξή του προβλέφθηκε θεωρητικά το 1930 από τον Αυστριακό φυσικό Wolfgang Pauli για να ερμηνεύσει το φαινόμενο της «βήτα διάσπασης», όπως λέγεται. Κατά τη διαδικασία αυτή, ένα πρωτόνιο στον πυρήνα ενός ατόμου μετατρέπεται σε νετρόνιο, ή το αντίστροφο, σε μια «προσπάθεια» να γίνει ο πυρήνας πιο σταθερός. Ταυτόχρονα, εκπέμπεται ένα ποζιτρόνιο ή ένα ηλεκτρόνιο αντίστοιχα. Η ενέργεια, ωστόσο, δε διατηρείται –όπως θα έπρεπε, σύμφωνα με τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής–, γι’ αυτό και ο Pauli θεώρησε πως η ενέργεια που λείπει θα πρέπει να αποσπάται από κάποιο άγνωστο μέχρι τότε σωματίδιο.

Πολλοί ισχυρίστηκαν ότι θα ήταν αδύνατο να αποδειχθεί στην πράξη η ύπαρξη αυτών των σωματιδίων, που ονομάστηκαν νετρίνα και αντινετρίνα αντίστοιχα. Διαπερνούν σχεδόν τα πάντα, καθώς δεν αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια, παρά μόνο μέσω των ασθενών αλληλεπιδράσεων και της βαρύτητας. Ωστόσο, το 1956, οι Αμερικανοί φυσικοί Fred Reines και Clyde Cowan τα κατάφεραν. Τοποθέτησαν έναν ανιχνευτή κοντά σε έναν ατομικό αντιδραστήρα, για να εκμεταλλευτούν το γεγονός ότι ο αντιδραστήρας εκπέμπει τεράστιες ποσότητες νετρίνων, και είχαν την τύχη να παρατηρήσουν μερικά από αυτά.

Αργότερα αποδείχθηκε, επίσης, η ύπαρξη νετρίνων προερχόμενων από τον Ήλιο. Το πρόβλημα, όμως, ήταν ότι μπορούσε να καταγραφεί μόλις το ένα τρίτο από τον αναμενόμενο αριθμό νετρονίων. Αυτό εξηγήθηκε μόλις το 2001. Στο Sudbury Neutrino Observatory (SNO) του Καναδά παρατηρήθηκε ότι τα νετρίνα όντως εκπέμπονταν στην αναμενόμενη ποσότητα αλλά, με απλά λόγια, κατά το ταξίδι τους προς εμάς, «άλλαζαν ταυτότητα» και παρουσιάζονταν σε τρεις διαφορετικές τύπους. Μόνο η ύπαρξη του ενός τύπου μπορούσε να αποδειχτεί με την κλασική πειραματική μέθοδο, ωστόσο το SNO μπόρεσε να ανιχνεύσει όλους τους τύπους. Το γεγονός ότι ένα νετρίνο μπορεί να αλλάξει ταυτότητα είναι, σύμφωνα με τους φυσικούς, μια ασφαλής ένδειξη ότι έχει μάζα. Η μάζα αυτή δεν έχει ακόμη μετρηθεί αυτή καθαυτή, αλλά οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι το νετρίνο θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 200.000 φορές ελαφρύτερο του ηλεκτρονίου.