Neutrina mogą zrobić psikusa

We włoskich górach, w Gran Sasso trwa właśnie eksperyment o nazwie GERDA. Polega on na obserwacji kryształów germanu o bardzo wielkiej czystości, głęboko zamrożonych w ciekłym argonie i poszukiwaniu pewnego szczególnego rozpadu w skali cząstek elementarnych, który może zrewolucjonizować fizykę. W przedsięwzięciu biorą udział polscy uczeni.

Badacze chcieliby zarejestrować specyficzny rozpad cząstek zwany podwójnym bezneutrinowym rozpadem beta, który na przykład w germanie-76 do selenu-76, polega na zamianie dwóch neutronów w protony oraz emisji dwóch elektronów i dwóch antyneutrin. Wprawdzie obserwowano go już w przeszłości, ale jednak nie został nigdy jednoznacznie zarejestrowany.

Gdyby taki rozpad wykryto i potwierdzono, konieczna byłaby modyfikacja Standardowego Modelu Cząstek. Istnienie oscylacji neutrin różnego typu (elektronowych, mionowych i taonowych) jedynie możliwe jedynie wówczas, kiedy masy, co najmniej dwóch z nich są różne od zera. Jeżeli GERDA wykryje istnienie podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta i poda częstość jego występowania, to będzie możliwe bezpośrednie ustalenie skali mas neutrin. Im większa masa neutrina, tym częściej zachodzić może podwójny bezneutrinowy rozpad beta.

- Wykrycie tego typu rozpadu może sprawić pewien kłopot. Występowanie podwójnego bezneutrinowgo rozpadu beta świadczyłoby o niezachowaniu jednej z podstawowych zasad Modelu Standardowego, w którym wszystkie oddziaływania zachowują liczbę leptonową. Tak nie jest w przypadku rozpadu bezneutrinowego, w którym liczba leptonowa wzrasta o dwa i suma się nie zeruje, liczba leptonowa nie jest zachowana – mówi dr Marcin Misiaszek z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego, członek międzynarodowej Współpracy GERDA.