Τα πρώτα ουδέτερα ρεύματα

Στις 3 Σεπτεμβρίου 1973, δημοσιεύτηκε μια ιστορική εργασία στο περιοδικό  Physics Letters(*). Περιέγραφε την πρώτη παρατήρηση αντιδράσεων "ουδετέρων ρευμάτων" στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Φυσικής Σωματιδίων, CERN. Αυτή η εικόνα δείχνει μια από αυτές τις αντιδράσεις, στο μεγάλο θάλαμο φυσαλίδων που ονομαζόταν Gargamelle. Μια δέσμη νετρίνων, σωματιδίων που παρατηρούνται δύσκολα, έχει διασχίσει το θάλαμο από αριστερά. Τα νετρίνα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, και γι' αυτό δεν αφήνουν ίχνη τροχιάς, όμως μια ριπή σωματιδίων εμφανίζεται (φαινομενικά από το τίποτα) να ξεκινά από ένα σημείο κοντά στο μέσο και αριστερά της εικόνας. Αυτά τα σωματίδια προήλθαν από έναν πυρήνα του υγρού, που περιέχεται στο θάλαμο φυσαλίδων, ο οποίος (πυρήνας) συγκρούστηκε με ένα "αόρατο" νετρίνο πολύ μεγάλης ενέργειας. Στα παραγόμενα σωματίδια δεν υπάρχει μιόνιο ( το συγγενικό προς το νετρίνο ηλεκτρισμένο σωματίδιο). Αντί της δημιουργίας ενός μιονίου, το νετρίνο συνέχισε το δρόμο του χωρίς να μεταβληθεί, παραμένοντας "αόρατο".
Τα νετρίνα αλληλεπιδρούν μόνο μέσω της ασθενούς δύναμης, και αφού το νετρίνο έμεινε αναλλοίωτο σ' αυτήν την περίπτωση πρέπει να αλληλεπέδρασε μέσω ανταλλαγής ενός σωματιδίου Ζ, που είναι ο ουδέτερος φορέας της ασθενούς δύναμης. Η παρατήρηση αυτή καθώς και εκείνες άλλων όμοιων γεγονότων στον Gargamelle, έδωσαν την πρώτη ένδειξη για την ύπαρξη αυτού του είδους σωματιδίου (του Z), το οποίο είχε προβλεφθεί από την ηλεκτρασθενή θεωρία, η οποία ενοποιεί την ασθενή δύναμη με την ηλεκτρομαγνητική. Δέκα χρόνια μετά, το σωματίδιο Z, το οποίο έχει μάζα σχεδόν 100 φορές τη μάζα του πρωτονίου, δημιουργήθηκε άμεσα για πρώτη φορά, επίσης στο CERN.

(*)Physics Letters, 46B, 138 (1973)

Credit: CERN Photo