Naukowcy, zgodnie z hipotezą roboczą, ogłosili niezwykłą obserwację, która została dokonana przy pomocy detektora neutrin „SuperKamiokande”. Analiza informacji zebranych w ciągu ostatnich 18 lat pokazuje, że neutrina wytwarzane w wyniku reakcji jądrowych w jądrze Słońca zmieniają swoją cechę, docierając do nieoświetlonej strony Ziemi.
Neutrina to duchy świata kwantowego, które nie mają ładunku elektrycznego. Ich masa jest niezwykle mała i poruszają się z prędkością światła. Neutrina oddziałują tak słabo z materią, że mogą przechodzić przez całą planetę od jednej krawędzi do drugiej, nie kolidując z niczym. Są one zdolne do słabej interakcji jądrowej.
Chociaż wydaje się, że takie cechy cząstki uniemożliwiają jej śledzenie, fizycy opracowali środki do rejestrowania bezpośrednich zderzeń niewidzialnego neutrina z ziemską materią.
W przypadku detektora SuperKamiokande ogromna kopalnia, znajdująca się pod górą 300 km od Tokio, była wypełniona 50 000 ton ultraczystej wody, a tysiące detektorów umieszczono na ścianach kopalni. Czasami, gdy dochodzi do bezpośredniego zderzenia neutrina i cząsteczki wody, powstaje wysokoenergetyczny elektron lub mion. W wyniku zderzeń cząstek powstaje efekt Wawiłowa - Czerenkowa. To właśnie ten krótki błysk promieniowania elektromagnetycznego jest ustalany przez czujniki. Jeśli woda ma wystarczająco dużą pojemność, jest statystycznie prawdopodobne, że liczba zarejestrowanych zderzeń będzie wystarczająca do stworzenia rodzaju „teleskopu neutrinowego” (chociaż z technicznego punktu widzenia nie będzie to w dużej mierze teleskop, lecz detektor cząstek). Pomimo faktu, że we wszechświecie te neutralne cząstki są obfite, w naszym regionie kosmosu głównym źródłem neutrin jest słońce.
Istnieją trzy różne typy neutrin, które różnią się właściwościami: elektronem, tau i mionem. Z powodu dziwaczności świata kwantowego neutrina mogą oscylować, przemieszczając się z jednego typu do drugiego. Charakter takich oscylacji przez dziesięciolecia był przedmiotem licznych badań w dziedzinie fizyki jądrowej.
Najbardziej zaskakującym faktem dotyczącym smaków neutrin jest to, że „SuperKamiokande” jest w stanie wychwycić tylko neutrina elektronowe. Przez długi czas pozostawało tajemnicą, dlaczego w polu widzenia detektora jest znacznie mniej neutrin słonecznych niż przewiduje model naukowy. Okazuje się, że neutrina elektronowe (których obecność jest w stanie zarejestrować) w drodze przez przestrzeń międzyplanetarną oscylują w neutrinach mionowych i tau (których nie można wykryć), co wyjaśnia rozbieżności w liczbach.
Naukowcy twierdzą, że około połowa neutrin elektronowych, których energia wynosi 2 MeV i mniej, zmienia swoją osobliwość bez dotarcia do Ziemi. Neutrina wyższej energii oscylują jeszcze częściej. Tendencja jest taka, że im wyższa jest energia neutrin, tym mniejsze prawdopodobieństwo wykrycia cząstki. Takie dziwne zachowanie neutrina nazywane jest efektem „Mikheev-Smirnov-Wolfenstein”. Został odkryty w 1986 r. Przez sowieckich fizyków Stanisława Mikheeva i Aleksieja Smirnowa, którzy przeprowadzili badania na podstawie prac amerykańskiego teoretyka Lincolna Wolfensteina z 1978 r. Efekt MRV sugeruje również, że drgania występują w przeciwnym kierunku. Kiedy neutriny mionowe i tau przemieszczają się przez naszą planetę, mogą oddziaływać z elektronami w składzie gęstej materii ziemskiej. W rezultacie neutrina mogą powrócić do typu elektronicznego. I wydaje się, że detektor „SuperKamiokande” zdołał naprawić ten efekt w akcji.
Po przeanalizowaniu wszystkich danych zebranych podczas 18 lat obserwacji, fizycy zauważyli, że w nocy liczba wykrytych neutrin wzrosła o 3, 2%. Gdy strona Ziemi, na której znajduje się detektor, nie jest oświetlona przez słońce, cząstki muszą przejść przez planetę, zanim wejdą w swoje pole widzenia. Po południu neutrina słoneczne docierają do detektora natychmiast po pokonaniu określonej odległości w przestrzeni (i 10-15 km atmosfery). Wszystko wskazuje na to, że podczas przechodzenia przez nasze planety, neutriny mionowe i tau podlegają wpływowi MW.
Niemniej jednak naukowcy wzywają, aby nie robić zbyt głośnych wypowiedzi. Istotność statystyczna takich wniosków nie pozwala nazwać ich odkryciem, ani też nie daje podstaw do uznania ich za ostateczny dowód na to, że skutki MW podlegają efektowi neutrin. Istotność statystyczna wyników badań wynosi 2,7 - - to znaczy są one interesujące dla społeczności naukowej, ale nie można ich uznać za odkrycie. O odkrywaniu można mówić tylko wtedy, gdy wskaźnik istotności statystycznej osiągnie 5σ. Wydaje się, że aby osiągnąć taki współczynnik, potrzebujemy większego detektora. Na szczęście już zaplanowano budowę „HyperKamiokande”, która może nawet wykorzystywać zmiany zapachu neutrin do pomiaru gęstości skały.
Detektor neutrin „HyperKamiokande” będzie 25 razy większy niż „SuperKamiokande”, co pozwoli nam uzyskać znacznie więcej danych ”- powiedział David Wark, analityk neutrinowy z Uniwersytetu Oksfordzkiego (który nie brał udziału w tym badaniu). „Nie jestem pewien, czy jego rozmiar wystarczy, aby zmierzyć gęstość różnych warstw Ziemi z dokładnością interesującą naukę, ale w każdym razie będziemy pracować w tym kierunku”.
