Thông báo mới về nơtrinô

Nơtrinô là loại hạt cơ bản không mang điện và khối lượng thì rất nhỏ bé. Người ta biết có 3 loại nơtrinô. Đó là nơtrinô - êlectrôn (Ye), nơtrinô - muôn (Yu) và nơtrinô - tau (Yt). Loại nơtrinô - êlectrôn thường quần tụ với êlectrôn quen thuộc đối với chúng ta và thường được phát ra với số lượng lớn trong các phản ứng hạt nhân vốn là nguồn năng lượng của Mặt Trời. Ngay từ những năm 70 hàng loạt các phép đo về nơtrinô đã đo được chỉ là một phần của số nơtrinô mong đợi do các lý thuyết về sinh sản năng lượng của Mặt Trời tiến đoán. Điều này có nghĩa là hoặc các lý thuyết có chỗ nào đó chưa ổn, hoặc là người ta chưa hiểu hết về nơtrinô.

Tiến sĩ McDonald, giáo sư Đại học Ontario, đồng thời là giám đốc dự án SNO tuyên bố: Bây giờ thì chúng ta đã tin rằng sự sai khác về số nơtrinô ghi được không phải do các mô hình lý thuyết về Mặt Trời mà bởi sự biến đổi của nơtrinô khi chúng ta bay từ lõi Mặt Trời tới Trái Đất.

Việc xác định được các nơtrinô-êlectrôn từ Mặt Trời biến thành các nơtrinô loại khác là điều rất quan trọng để có cái hiểu đầy đủ về Vũ trụ ở cấp vi mô nhất. mô hình chuẩn của các hạt cơ bản không cho phép nơtrinô các loại biến đổi sang nhau. Bây giờ thì các nhà lý thuyết buộc phải tìm kiếm một cách nào đó tốt nhất để dung hoà với thông tin mới nhận được về nơtrinô trong những lý thuyết uyển chuyển hơn.

Bằng chứngtrực tiếp về sự biến đổi của nơtrinô Mặt Trời cũng chỉ ra rằng nơtrinô có khối lượng. Kết hợp với các phép đo trước đây, bây giờ người ta đã có thể xác định được giới hạn trên của tổng khối lượng của nơtrinô Vũ trụ. Cho dù số lượng của các hạt nơtrinô là rất lớn, song chúng chỉ có thể chiếm một tỉ phần nhỏ bé về khối lượng và năng lượng chứa trong Vũ trụ.

Trạm quan sát SNO bắt đầu được xây dựng từ năm 1990 và hoàn thành vào năm 1998, với nguồn kinh phí là 73 triệu đôla Canađa . Những phép đo của SNO bắt đầu từ năm 1999 và từ tháng 11-1999 các phép đo được tiến hành hầu như liên tục.

Đầu dò của trạm chứa 1 000 tấn nước nặng (D2O) đặt ở độ sâu 2 000 m trong một mỏ khai thác niken. Nước nặng ở đây là loại siêu sạch chứa trong một thùng bằng chất dẻo đường kính 12m. Bên ngoài thùng là 9 456 ống nhân quang – các cảm biến ánh sáng, có thể ghi nhận những chớp sáng nhỏ nhất phát ra khi nơtrinô bị tán xạ hoặc dừng hẳn trong nước nặng. mỗi ngày đầu dò ghi được khoảng 10 hạt nơtrinô.

Để giải quyết được vấn đề nơtrinô Mặt Trời và đặc biệt là việc khảo sát sự dao động của nơtrinô, ta cần phải đo độc lập thông lượng F của từng loại nơtrinô: SNO là thiết bị duy nhất có thể giải quyết được vấn đề này. Với nước nặng, người ta có thể đo được thông lượng và phổ năng lượng F (ne) của nơtrinô-êlectrôn và thông lượng F (nx) của nơtrinô các loại. thông lượng F (nu và nt) của hai loại nơtrinô-muôn và nơtrinô-tau được xác định như sau:

F (nu và nt) = F (nx) - F (ne).

SNO có thể đo các thông lượng này (theo những cách khác nhau) khi nơtrinô tương tác với nước nặng:

1. Theo phản ứng dòng hạt mang điện:

ne + d®p + p +e.

Trong đó d - đơtrôn, p - protôn, e - êlectrôn.

Mô hình chuẩn Mặt Trời tiên đón SNO ghi được 30 sự kiện mỗi ngày.

2. Theo phản ứng dòng hạt trung hoà

Nx + d®p + n + nx,

Trong đó n – nơtrôn

Mô hình chuẩn Mặt Trời tiên đoán SNO ghi được khoản 30 nơtrinô mỗi ngày.

3. Theo phản ứng tán xạ êlectrôn.

e + ne®e   + những.

Mô hình chuẩn Mặt Trời tiên đoán SNO ghi được khoản 3 sự kiện êlectrôn tán xạ mỗi ngày.

Còn cần có thêm số liệu của nhiều ngày đo đạc nữa để có thông tin đầy đủ cho phép phân tích cuối cùng, song ít nhất người ta đã có bằng chứng về sự biến đổi của nơtrinô Mặt Trời sang các loại nơtrinô khác.

Nguồn: Vật lý ngày nay, số 4 tháng 8-2001.