Un telescop semi‑finit de neutrini a fost scufundat pe fundul Mării Mediterane pentru a testa unul dintre cele mai importante principii ale invariantelor în fizică. Experimentul nu a găsit semne ale încălcării, însă limitele obținute sunt atât de stricte încât pot concura cu rezultatele detectorilor mult mai mari.

Detectorul ORCA, Oscillation Research with Cosmics in the Abyss, este conceput ca un sistem de detecție a neutrino‑urilor în apa mării, operând la adâncimi mari.

Primele module de detecție au fost instalate pe fundul mării, la adâncime de aproximativ 1,5 mile (aproximativ 2,4 kilometri), în zona din apropierea Toulonului, la țărmul Franței. O studentă la doctorat, Alba Domi, a luat parte la instalare, călătorind pe unul dintre cele două vase implicate în misiune pentru a sprijini munca.

Fisuri ale spațiului-timp

Fizica este guvernată de două teorii mari: relativitatea generală și Standardul Model, cadrele care descriu comportamentul particulelor.

Relativitatea generală descrie dimensiunile cosmice ale universului, iar Standard Model descrie comportamentul particulelor la scară microscopică. De asemenea, aceste idei sunt susținute de menținerea principiului de invariabilitate Lorentz.

Totuși, ambele teorii funcționează în același mod doar dacă fizica rămâne identică indiferent de direcție sau de viteza cu care este observată; în condiții extreme, reconcilierea celor două cadre devine provocatoare. De-a lungul decadelor s‑a căutat o teorie de cuplare între relativitate și mecanica cuantică, iar unele modele, cum ar fi teoria string sau gravitația cuantică în bucle, sugerează că spațiul‑timpul ar putea avea o structură granulară la scări mai mici, iar invarianta Lorentz ar putea fi încălcată în unele teorii.

Natura oscilatoare a neutrino‑urilor

Neutrinii sunt particule aproape lipsite de masă, care traversează Pământul în fiecare zi de milioane de ori, iar sarcina electrică este zero.

Există trei tipuri: neutrino electron, neutrino muon şi neutrino tau, iar pe parcurs pot oscila între aceste tipuri, fenomen denumit oscilație.

Observarea oscilației neutrino‑urilor ajută să înțelegem cum se comportă particulele în raport cu lumina și cu alte particule, iar această idee este investigată în apa mării cu detec­tori pentru a căuta semne de posibilă violare a invariantei Lorentz.

Mic, dar puternic

Cercetătorii au colectat 5.828 neutrino‑uri generate în perioada aproximativ 17 luni dintre 2020 și 2021.

Conform datelor, vibrațiile și oscilațiile s‑au comportat conform așteptărilor fizicii standard, deci nu au fost observate semne de încălcare a invariantei Lorentz.

Aceasta înseamnă că dacă există o încălcare a invariantei Lorentz, intensitatea acesteia poate fi sub limitele stabilite de acest studiu, iar rezultatele impun cadre din ce în ce mai stricte.