Zašto su neutrini ključni u ovoj potrazi…

Već više od stoljeća znanstvenici nagađaju da bi naš trodimenzionalni svijet mogao biti pod utjecajem skrivenih dimenzija, no konkretni dokazi još nisu pronađeni, možda sve do sada. Revolucionarni projekt iz područja fizike čestica, nazvan Duboki podzemni eksperiment s neutrinima ili skraćeno na engleskom DUNE, koji se proteže na 1.300 kilometara pod zemljom između Illinoisa i Južne Dakote, mogao bi biti na pragu otkrivanja tih neuhvatljivih dimenzija.

Kako prenosi Live Science, neutrini su jedne od najzagonetnijih čestica u svemiru. Zbog svoje neuhvatljive prirode, nazvani su “česticama duhova” jer prolaze kroz običnu materiju gotovo neprimjetno. Postoje u tri tipa ili “okusa”: elektronski, mionski i tau neutrini. Za razliku od većine drugih čestica, neutrini se mogu transformirati iz jednog okusa u drugi, proces poznat kao oscilacija. Upravo ta neobična sposobnost čini ih savršenim kandidatom za otkrivanje pojava izvan standardne fizike.

Nadolazeći projekt DUNE generirat će neutrine u Fermilabu u Illinoisu u SAD-u a oni će potom putovati pod zemljom preko 1.300 kilometara do masivnog detektora u Južnoj Dakoti. “Promatrajući kako se neutrini mijenjaju tijekom putovanja, mogli bismo steći uvid u skrivene dimenzije,” objasnio je Mehedi Masud, fizičar i suautor nedavne studije.

Kako bi se mogle otkriti skrivene dimenzije

Novi znanstveni rad predlaže da bi oscilacije neutrina mogle pokazivati drugačije ponašanje ako skrivene dimenzije postoje. Te dimenzije, za koje se pretpostavlja da su mikroskopske veličine, oko pola mikrona, mogle bi suptilno mijenjati način na koji neutrini osciliraju, što bi rezultiralo mjerljivim razlikama u DUNE-ovom detektoru.

Teorija velikih dodatnih dimenzija, prvi put predstavljena 1998. godine, sugerira da bi naš svemir mogao biti dio višedimenzionalnog prostora. Jedan od razloga za predlaganje ove teorije je objašnjenje zašto je gravitacija toliko slabija od ostalih temeljnih sila. Ako takve dimenzije postoje, mogle bi također objasniti zašto neutrini imaju tako male mase – pitanje koje još nije razriješeno u modernoj fizici.

Analizirajući neutrine niskih i visokih energija, znanstvenici DUNE-a nadaju se uočiti specifične uzorke, poput sitnih oscilacijskih “valova” u njihovom ponašanju, što bi moglo biti dokaz o postojanju dodatnih dimenzija. Računalni modeli sugeriraju da bi DUNE nakon nekoliko godina prikupljanja podataka mogao otkriti te anomalije.

Što slijedi

Očekuje se da će DUNE započeti s prikupljanjem podataka oko 2030. godine a prvi rezultati mogli bi se pojaviti nakon nekoliko godina rada. Ako eksperiment pruži bilo kakav dokaz o skrivenim dimenzijama, bio bi to prijeloman trenutak u fizici, otvarajući nove mogućnosti za razumijevanje svemira.

Osim toga, buduće studije mogle bi kombinirati DUNE-ove rezultate s podacima iz drugih područja, poput sudarača čestica i astrofizičkih promatranja, kako bi se dodatno istražila svojstva tih dimenzija. “Kombinacija različitih vrsta podataka mogla bi nam pružiti preciznije uvide u postojanje velikih dodatnih dimenzija,” dodao je Masud. Osim što bi mogla otkriti novu fiziku, ovakva otkrića mogla bi poboljšati naše razumijevanje svojstava neutrina i temeljnih zakona svemira.

Kosmos