A neutrínók bámulatba ejtő "szellemrészecskék". Testünk minden négyzetcentiméterén másodpercenként 60 milliárd, elsősorban a napból származó neutrínó száguld keresztül, miközben ebből semmit sem veszünk észre. A 60 milliárd neutrínóból rendszerint egyetlenegy sem lép kölcsönhatásba atomjainkkal. Többségük akár egy fényévnyi vastag ólomrétegen is átjutna változatlanul. Kimutatásukra ezért kell hatalmas észlelőrendszereket építeni.

A neutrínó létezését Wolfgang Pauli tételezte fel 1930-ban. (A neutrínó név olaszul kis semlegest jelent, a "nagy semleges" az 1932-ben felfedezett neutron.) Létezésüket kísérletileg F. Reines és C. Cowan mutatta ki elsőként 1956-ban atomreaktor mellett, majd 1962-ben különböztették meg először az elektron- és a müon-neutrínókat. 1989-ben részecskefizikai kísérletek során bebizonyosodott, hogy háromféle neutrínó van, és csak háromféle van. (A harmadik a tau-neutrínó.) 1988-ban Japánban mutatták ki először a neutrínók egymásba való átalakulását, a jelenséget neutrínó oszcillációnak nevezik. A neutrínókat évtizedeken át tömeg nélküli részecskéknek gondolták. Ha azonban az egyik neutrínóféleség képes egy másik fajtává átalakulni, akkor ez a kvantumelmélet szerint csak akkor mehet végbe, ha a neutrínóknak van nullától különböző tömege.

neutrino_kutatas.pdfAz USA-ban a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban 1993 és 1998 között a neutrínók átalakulásának gyakoriságát mérték. Azt találták, hogy a müon-antineutrínók egy része mintegy 30 méter megtétele után elektron-antineutrínóvá alakult át. Ez az eredmény nem volt összhangban a neutrínók viselkedését addig hibátlanul leíró elmélettel, ezért a fizikusok egy újabb részecske létezését tételezték fel. Az új neutrínófajtát sterilnek nevezték, mert az anyaggal csak a gravitáció révén hat kölcsön, más módon nem. A három jól ismert neutrínó a gyenge kölcsönhatásban vesz részt, a steril viszont nem. Megbecsülték az újfajta neutrínó tömegét is, kb. milliószor lehet könnyebb az elektronnál. A steril neutrínó léte nem illik be a részecskefizika általánosan elfogadott, sokoldalúan igazolt elméletébe, a Standard Modellbe. Nincs összhangban a világegyetemben megfigyelt változásokkal sem, ha létezik, akkor a világegyetem anyagának eloszlása nem lehet olyan, mint amilyennek tapasztaljuk.

Egy kísérleti eredmény akkor megbízható, ha legalább egy másik kísérlet megerősíti. A Los Alamosban használthoz hasonló, de annál érzékenyebb berendezést építettek a fermi laboratóriumban, a MiniBoone rendszerrel 2002 és 2005 között végeztek méréseket. (Boone - Booster Neutrino Experiment - sokszorozó neutrínókísérlet, és azért mini, mert egy nagyobb program első fázisa.) A MiniBoone mérésben egy döntően müon-neutrínókból, nagyon kis részben elektron-neutrínókból álló nyaláb egy 440 méter vastagságú földrétegen repült át az észlelőrendszerig. A neutrínónyaláb előállításához protonokkal bombáztak egy berillium céltárgyat, az ütközésekben pionok keletkeztek. Ezek a részecskék nem stabilak, müonra és müon-neutrínóra bomlottak. A müonokat elnyelte az útjukba helyezett anyag, a neutrínók pedig tovább repültek. Az ásványolajjal töltött detektorhoz érve a neutrínók egy része kölcsönhatásba lépett az atommagokkal, ezt fényfelvillanás kísérte, ezt észlelte a mérőrendszer. A négy évig tartó adatgyűjtést alapos feldolgozás követte, idén áprilisban tették közzé az eredményt: a müon-neutrínók nem alakulnak át elektron-neutrínóvá, tehát nincs szükség steril neutrínók létének feltételezésére. Marad tehát a Standard Modell és a galaxisok növekedését sem kell újragondolni. A kísérlet egyik részeredménye teljesen váratlan volt. A beérkező neutrínók energiája különböző, eloszlásuk ismert. Kis energiákon azonban a vártnál jóval több neutrínót észleltek. 273 ilyen eseményre számítottak, de 369-t találtak. A többlet nem származhat müon-neutrínók elektron-neutrínóvá alakulásából, mert az egyenletesen jelentkezne minden energián. A kísérletezők azt gyanítják, hogy az olaj szénatomjairól szóródó müon-neutrínók adhatnak az elektron-neutrínókhoz hasonló fényfelvillanást. Ez a magyarázat még alapos ellenőrzésre szorul.

Vannak, akik máris tényként fogadják el a mérési eredményt és keresik a váratlan többlet magyarázatát. Csak a mai tapasztalatoktól távol eső, egzotikus magyarázatok jöhetnek szóba. Ilyen lehetőség, hogy mégis vannak steril neutrínók, és ezek rejtett dimenziókon keresztül rövidítik le útjukat. Egyre többen reménykednek abban, hogy neutrínó vagy más kísérletekben végre egy olyan jelenség bukkan fel, amely alapjaiban rengeti meg a mai fizikát és egy sor dolgot merészen újra lehet és kell gondolni. Előbb azonban biztos kísérleti tényekre van szükség.