Νετρίνα: Αθήνα – Βόρειος Πόλος σε μια στιγμή.

Όταν περπατάμε αμέριμνοι, πηγαίνοντας βόλτα ή όταν τρέχουμε να φτάσουμε στη δουλειά, πολύ λίγο υποπτευόμαστε πως το σώμα μας διαπερνούν εκείνη τη στιγμή και κάθε στιγμή, τρισεκατομμύρια μικροσκοπικά σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα. Συγκεκριμένα, κάθε δευτερόλεπτο το σώμα μας διαπερνάν δέκα τρισεκατομμύρια νετρίνα, τα οποία, μέχρι να το σκεφτούμε, μας έχουν ήδη διαπεράσει και έχουν φτάσει στον Βόρειο Πόλο, με ταχύτητα σχεδόν ίση με την ταχύτητα του φωτός, δηλαδή σχεδόν τριακόσιες χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Τι είναι τα νετρίνα???

Πρόκειται για την πιο μικρή ποσότητα ύλης που μπορεί να συλλάβει ο ανθρώπινος νους. Είναι τα λεγόμενα σωματίδια – φαντάσματα, γιατί κύριο χαρακτηριστικό τους είναι ότι δεν εντοπίζονται εύκολα από τους επιστήμονες, επειδή δεν έχουν φορτίο και είναι τρομερά μικροσκοπικά, με απειροελάχιστη μάζα. Επομένως αντιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη, κάνοντας πολύ δύσκολη την ανίχνευσή τους.

Ο μακρύς δρόμος αναζήτησης του νετρίνου

Η δεκαετία του 1920 βρήκε την επιστημονική κοινότητα τρομερά προβληματισμένη. Αυτό που είχε συμβεί ήταν ότι, για πρώτη φορά, ένας από τους πλέον σίγουρους νόμους της Φυσικής, αυτός της Διατήρησης της Ενέργειας, αμφισβητούνταν. Ήταν κάτι το παράλογο, αν αναλογιστεί κανείς ότι αυτός είναι ο νόμος που ακόμα και σήμερα δεσπόζει στη Φυσική και που απ’ όσο ξέρουμε, είναι ο νόμος που μάλλον θα δεσπόζει για πάντα. Η ενέργεια δεν χάνεται και δεν εμφανίζεται από το πουθενά. Όση δίνεις, τόση παίρνεις. Τι είχε συμβεί τότε λοιπόν που να φέρει τους πλέον διάσημους φυσικούς σε απόγνωση και να τους κάνει να αμφισβητούν τα πιο σίγουρα «χαρτιά» τους; Εκείνο τον καιρό οι επιστήμονες ασχολούνταν με την διάσπαση του πυρήνα. Οι πυρήνες των στοιχείων όταν είναι πολύ μεγάλοι δεν είναι σταθεροί και γι’ αυτό «διώχνουν» κάποια σωματίδια από πάνω τους, για να βρουν την σταθερότητα που τους χρειάζεται για να επιβιώσουν στη φύση. Σε μια διάσπαση λοιπόν, τη διάσπαση β, η ενέργεια που προέκυπτε όταν ο πυρήνας έδιωχνε το σωμάτιο β-, δηλαδή το ηλεκτρόνιο, δεν είχε μια συγκεκριμένη τιμή, παρά πολλές και διάφορες και καμία από αυτές δεν επαλήθευε την αρχή διατήρησης της ενέργειας. Σ’ αυτήν την μυστηριώδη συμπεριφορά του πυρήνα, κανείς δεν μπορούσε να δώσει κάποια εξήγηση και ο Νιλς Μπορ, από τους θεμελιωτές της δομής του ατόμου, μην έχοντας άλλη πιθανή εξήγηση, έφτασε να συμπεράνει ότι η αρχή διατήρησης της ενέργειας δεν ισχύει. Τα ακριβή του λόγια ήταν: «At the present stage of atomic theory, however, we may say that we have no argument, either empirical or theoretical, for upholding the energy principle in the case of b-ray disintegrations.» Δηλαδή: «Στην παρούσα φάση της ατομικής θεωρίας ωστόσο, μπορούμε να πούμε ότι δεν υπάρχει κανένα επιχείρημα, εμπειρικό ή θεωρητικό, για να δεχτούμε την διατήρηση της ενέργειας στην περίπτωση της διάσπασης β.» Αυτή η παράδοξη άποψη του Μπορ φαινόταν ως η μόνη λογική εξήγηση για τη διάσπαση β, όταν ο Πάουλι, από τους θεμελιωτές κι αυτός της δομής του ατόμου και της κατανομής των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα, έκανε την «Υπόθεση του Νετρίνο» το 1930. Ισχυρίστηκε ότι υπάρχει ένα σωματίδιο το οποίο έχει απειροελάχιστη μάζα και αντιδρά με την ύλη τρομερά ασθενικά, έτσι ώστε να μην μπορούμε να το εντοπίσουμε. Έβαλε μάλιστα στοίχημα ένα κιβώτιο με σαμπάνιες για το ότι δεν θα ήταν ποτέ δυνατό να ανιχνευθεί, ένα στοίχημα το οποίο αργότερα υποχρεώθηκε να πληρώσει! Αυτό το σωματίδιο υποστήριξε, έπαιζε μεγάλο ρόλο στη διάσπαση β και επαλήθευε την αρχή διατήρησης της ενέργειας με τη συμμετοχή του στην αντίδραση αυτή του πυρήνα. Η ιστορία του νετρίνο είχε μόλις γεννηθεί. Τέσσερα χρόνια αργότερα, ο Ενρίκο Φέρμι μελετώντας κι αυτός τη διάσπαση β, έδωσε στο θαυματουργό αυτό σωματίδιο το όνομα που έχει σήμερα, νετρίνο, δηλαδή «μικρό ουδέτερο», αντικαθιστώντας το όνομα που του είχε δώσει ο Πάουλι, «νούτρον». Το 1953 οι φυσικοί Φρέντερικ Ρέινς και Κλάιντ Κόουαν (Frederick Reines και Clyde Cowan) έχουν τις πρώτες ενδείξεις για την ανίχνευση του νετρίνο, οι οποίες το 1956 γίνονται βεβαιότητα και ο Πάουλι λαμβάνει μια επιστολή με τα αποτελέσματα τους και αναγκάζεται να πληρώσει το στοίχημα που είχε βάλει 26 χρόνια νωρίτερα, στέλνοντάς τους ένα κιβώτιο σαμπάνιες!

Κάποια ενδιαφέροντα πράγματα για τα νετρίνα

Κι όμως υπάρχει!: Κάθε δευτερόλεπτο μας διαπερνούν δέκα τρισεκατομμύρια νετρίνα. Ε, λοιπόν, ναι, υπάρχει πιθανότητα κάποιο από αυτά να αλληλεπιδράσει ασθενώς με το σώμα μας! Το τι θα πάθουμε δεν είναι γνωστό, απλούστατα γιατί κάτι τέτοιο δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ! Όμως η πιθανότητα, όσο απειροελάχιστη κι αν είναι, οπωσδήποτε υπάρχει!

Έχουν γεύση και χρώμα τα νετρίνα; Ναι, έχουν! Με τις λέξεις «γεύση», «χρώμα» και «οικογένεια» χαρακτηρίζουμε τα είδη των νετρίνων.

Από πού μας έρχονται τα νετρίνα; Από παντού! Τα νετρίνα έρχονται από παντού και βρίσκονται παντού! Έρχονται κατευθείαν από τη μεγάλη έκρηξη, όπου παράχθηκαν τόσα πολλά που στις μέρες μας έχουν μείνει περίπου 300 ανά τετραγωνικό εκατοστό. Έρχονται από τον ήλιο, έρχονται από τις εκρήξεις των supernova και πιθανότατα και από άλλες διαστημικές πηγές και μπορούμε να παράγουμε και εμείς οι ίδιοι, χρησιμοποιώντας επιταχυντές σωματιδίων! Σήμερα, στήνονται μεγάλα επιστημονικά ερευνητικά προγράμματα σε διάφορες γωνιές του κόσμου (Ανταρκτική, Γαλλία, Αμερική, Ελλάδα) που σκοπό έχουν να ανιχνεύσουν νετρίνα. Στην πραγματικότητα, επειδή ακριβώς τα νετρίνα έρχονται από διάφορες εξωτικές πηγές του σύμπαντος, ανιχνεύοντάς τα, μπορούμε να μάθουμε πράγματα γι’ αυτές.

Απόσπασμα του άρθρου «Πώς τα πιάνουν τα νετρίνα» δημοσιευμένου στο περιοδικό Discovery & Science τον Φεβρουάριο του 2006

ΠΗΓΗ

ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟ ΕΝΑΤΟ ΚΥΜΑ