Neutrina to fascynujące i tajemnicze cząstki elementarne, które odgrywają kluczową rolę w naszym rozumieniu wszechświata. Choć są najsłabiej oddziałującymi cząstkami, jakie znamy, to właśnie przez nie możemy zgłębić zjawiska wykraczające poza Model Standardowy. Ich badania stają się coraz ważniejsze, a w ostatnich latach do walki o odkrycia dołączył Wielki Zderzacz Hadronów (LHC).

W ramach nowatorskiego programu FASER, inicjowanego przez dr. Sebastiana Trojanowskiego z NCBJ, LHC rozpoczął badania nad neutrinami, co może dać odpowiedzi na wiele fundamentalnych pytań dotyczących oddziaływań w przyrodzie. Niedawne osiągnięcia obejmują pierwsze obserwacje neutrin w LHC, które mogą otworzyć nowe możliwości w naszej wiedzy o interakcjach silnych, co jest niezbędne do zrozumienia kosmosu.

Odkrycie neutrin w zderzeniach protonów ma kluczowe znaczenie także dla wyjaśnienia procesów związanych z promieniowaniem kosmicznym. To zjawisko musi być dokładniej zbadane, aby zminimalizować jego wpływ na obserwacje neutrin z galaktyk poza naszą. Ciekawostką jest fakt, że z uwagi na słabe oddziaływania neutrin, naukowcy obliczają, że tylko jedno na miliard neutrin osiągających Ziemię zostawia ślad w detektorze, co czyni ich obserwację niebywale trudną.

W kontekście najnowszych badań, wielką uwagę zwraca tzw. rozpraszanie neutrin typu "trident". W przeciwieństwie do standardowych interakcji, które generują zazwyczaj jeden naładowany lepton, proces "trident" tworzy aż dwóch takich leptony. Dr Toni Mäkelä, uczestnik badań, podkreśla znaczenie analizy interferencji oraz potencjał, jaki niesie nowe fizyki, które mogą być odkryte podczas tych eksperymentów.

Choć proces "trident" nigdy wcześniej nie został zaobserwowany, badania sprzed dwóch dekad nie przyniosły jednoznacznych wyników. Nowoczesne podejście naukowców zakłada opracowanie udoskonalonego detektora neutrin FASER 2, co może pozwolić na przełomowe odkrycia w nadchodzących latach. W przypadku sukcesu, naukowcy mają nadzieję, że po 60 latach poszukiwań uda się dostrzec te niezwykle rzadkie interakcje.

Na czoło badań wysunęła się współpraca ze światowej klasy liderami w tej dziedzinie, co daje nową jakość w badaniach neutrin. Jeżeli zaproponowane zmiany zostaną zrealizowane, LHC może już wkrótce dostarczyć nam kluczowych informacji na temat tych tajemniczych cząstek. Czy jesteśmy gotowi na rewolucję w fizyce?

Dokumentacja i dokładne wyniki badań zostały opublikowane w artykule „Discovering neutrino tridents at the Large Hadron Collider” i są dostępne do wglądu. Badania te są co więcej wspierane przez Narodowe Centrum Nauki, co pokazuje, jak ważne są one dla polskiej nauki i całego świata.