Neutriinod

Neutriinod on elementaarosakesed, täpsemalt fermionide hulka kuuluvad elektrilaenguta leptonid, mis osalevad ainult nõrgas vastastikmõjus ja gravitatsioonilises vastasmõjus. Kuna neutriinod ei osale elektromagnetilises vastasmõjus ega tugevas vastastikmõjus, on neid väga raske jälgida. Enamik neutriinosid läbib maakera ilma seda "märkamata" (st ühegi osakesega vastasmõjusse astumata). Enamik maale jõudnud neutriinodest pärineb Päikeselt ja igas sekundis läbib inimkeha miljardeid neutriinosid. Neutriinod tekivad tuumareaktsioonides nõrga vastasmõju tulemusena. Suurimaks neutriinode allikaks meie "läheduses" on Päikesel toimuvad tuumareaktsioonid, kuid samamoodi tekib neutriinosid ka kosmilise kiirguse tõttu, tuumajaamades ning ka maakoores olevate radioaktiivsete elementide lagunemisel. Näiteks elektronneutriinod tekivad beetalagunemisel, kui neutron muutub prootoniks või vastupidi. Et neutriino on elektriliselt neutraalne lepton, ei reageeri ta ei tugeva vastasmõju ega elektromagnetilise vastasmõju kaudu, vaid ainult gravitatsiooniliselt või nõrga vastasmõju kaudu. Gravitatsioonijõud on väga nõrk (elementaarosakeste protsesside korral enamasti praktiliselt olematu) ning samuti on nõrga vastasmõju protsesside toimumise tõenäosus väga väike. Seetõttu neutriinod üldjuhul ainega ei interakteeru ning neid on väga raske tuvastada või nende olemasolu eksperimentaalselt mõõta. Näitena on neutriino vaba teepikkus pliis ligikaudu valgusaasta. Neutriinode arv kasvab pidevalt ja arvatakse, et neid on iga elementaarosakese kohta umbes neli. Neutriino olemasolu ennustas Wolfgang Pauli 1930. aastal ja neutriino avastati katseliselt 1956. aastal. Neutriinod liigitatakse nende leptonlaengu järgi järgmiselt: elektronilaenguga (Le) 1 on elektronneutriino ja –1 antielektronneutriino; müüonilaenguga (Lμ) 1 on müüon-neutriino ja –1 antimüüonneutriino; taulaenguga (Lτ) 1 on tau-neutriino ja –1 antitauneutriino. Koos sama leptonlaengut kandva laetud osakesega moodustavad neutriinod leptonpaari. See tähendab, et iga tüüpi leptoneid esineb nii elektriliselt laetud kui ka elektriliselt neutraalsel kujul. Nagu kõigil teistel elementaarosakestel, on ka igal neutriinol oma antiosake. Standardmudel eeldab, et neutriinod on ilma massita osakesed ja liiguvad valguse kiirusega. Uurides Päikeselt saabuvate neutriinode voogu, avastati seal "neutriinopuudujääk" – eri tüüpi neutriinode arv ei vastanud eeldatavale statistilisele väärtusele. Seega ei ole neutriino leptonlaengu liik jääv kvantarv ja neutriino liik võib muutuda. Seda protsessi nimetatakse neutriinovõnkumiseks. Neutriinovõnkumine saab toimuda ainult siis, kui neutriinod liiguvad valguse kiirusest väiksema kiirusega, mis tähendab, et neil on seisumass. Kuid neutriinode mass ei saa olla suur. Näiteks kui neutriinode keskmine mass oleks 50 elektronvolti neutriino kohta, siis ei oleks saanud universum suure pauguga sündida, vaid oleks kohe vajunud kokku mustaks auguks. Ülaltoodud tabelis on näidatud neutriinode maksimaalsed võimalikud massid (mass, millest neutriino on kindlasti kergem). Praegu on vaid kindel, et neutriinol peaks mass olema, kuid selle täpne suurus on alles selgitamisel. Septembris 2011 teatasid CERN-i teadlased oma mõõtmiste põhjal, et neutriinod liiguvad veidi kiiremini kui valguse kiirus. Nende mõõtmiste järgi läbisid neutriinod 734 km teekonna 60 nanosekundit kiiremini, kui valgus oleks sama teekonna läbinud. Hiljem selgus, et mõõtmistulemus oli siiski ekslik. Vea põhjustas halvasti kinnitatud optiline kaabel. Eksperimentidega on tuvastatud, et kõik neutriinod on (vea piirides) vasakukäelised (neutriino spinni projektsioon tema liikumise (momendi) suunale on negatiivne) ja antineutriinod paremakäelised (spinn on liikumise suunaga samasuunaline). Seega on rikutud sümmeetria – puuduvad paremakäelised neutriinod (ja vasakukäelised antineutriinod). Paremakäeliste neutriinode puudumise kohta on pakutud mitmeid teooriaid. Näiteks arvatakse, et need on kas ülirasked või ei osale nõrgas vastasmõjus (steriilsed neutriinod) või mõlemat. Neutriinoastronoomia Speed-of-light experiments give baffling result at Cern, BBC News Particles found to break speed of light, Reuters OPERA: What Went Wrong