Gåtan om solens neutriner äntligen löst

Just nu i denna sekund rusar en miljard fjäderlätta neutriner rakt igenom din kropp med en hastighet nära ljusets. De fortsätter sedan obehindrat sin färd genom jordklotets innandöme, kommer ut på andra sidan, far genom Vintergatan och ut i den eviga och tomma rymden. De låter sig mycket sällan stoppas på vägen. Men ibland händer det att även en neutrino fångas in – och det är precis vad forskarna försöker åstadkomma på de neutrino-observatorier som finns runt om i världen. Ett av dem är Sudbury Neutrino Observatory (SNO) i Kanada. Det var där forskarna nu slutligen kunde konstatera att neutrinon har massa, samt den märkliga egenskapen att kunna byta från en skepnad till en annan. Den till synes enkla och beskedliga neutrinon har visat sig vara en mycket mer komplicerad partikel än vad man någonsin förut har trott.

De flesta av universums alla neutriner bildades vid Big Bang. Men de neutriner som forskarna vid SNO är intresserade av är de som bildas vid kärnreaktioner i solens innersta och som sedan rusar ut i universum nästan i ljusets hastighet. Dessa solneutriner har gäckat forskarna sedan slutet av 1960-talet. Det var då de amerikanska solfysikerna John Bahcall och Ray Davis upptäckte att solen bara utstrålar en tredjedel så mycket solneutriner som den borde enligt solteorin. Bahcall och Davis efterlyste de saknade solneutrinerna, och det är inte förrän nu som forskarlaget vid SNO helt säkert har hittat dem.

Det finns tre olika neutrinofamiljer: elektronneutriner, myonneutriner och tauneutriner. Bahcall och Davis letade enbart efter elektronneutriner, eftersom det bara är sådana som bildas i solen. Vad forskarna vid SNO nu har funnit är att solens elektronneutriner måste ha förvandlats till myonneutriner och tauneutriner på sin färd mot jorden. Solneutrinerna byter helt enkelt identitet och lurade flera decenniers partikelfysiker som inte kunde förstå vart elektronneutrinerna hade tagit vägen.

Forskarna vid SNO kunde avslöja solneutrinernas förvandlingsnummer genom att mäta den totala mängden neutriner som kommer från solens riktning. De jämför sedan resultatet med hur stor andel som består enbart av elektronneutriner.

Nu gäller det att förstå vad det är för ett konststycke som en del elektronneutriner utför på sin väg från solen till jorden. Fysikerna misstänker att det är fråga om svängning, s k oscillation – något neutrinon kan utföra bara om den har massa. Om neutrinon har massa eller inte har varit ett trätoämne minst lika länge som solneutrinomysteriet. Enligt den regelbok som beskriver hur elementarpartiklarna ska bete sig, den s k standardmodellen, får neutrinon varken oscillera eller ha massa. Resultaten från SNO gör att standardmodellen nu måste revideras något.

John Bahcall, som i dag är professor i astrofysik vid Princeton University i USA, tror att neutrinerna kommer att bjuda på många överraskningar även i framtiden.

– Vad som gör att neutrinon får sin massa hänger ihop med en mer fundamental teori än standardmodellen Det här är en ledtråd i rätt riktning, säger han.

Ett helt nytt forskningsområde har öppnats och neutrinoforskarna har bråda dagar. Nu när de vet att neutrinerna har massa vill de förstås veta hur mycket de väger.

– Det finns indikationer på att det finns lika mycket massa i alla universums neutriner som i den synliga materien, säger Per Olof Hulth som är professor i experimentell astropartikelfysik vid Stockholms universitet.

Alla universums små fjäderlätta neutriner skulle med andra ord väga lika mycket som universums samlade trupp av galaxer. Neutrinon har blivit någon att räkna med.