Ученые из проекта OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus — проект по изучению нейтринных осцилляций, использующий анализ эмульсионных пленок) впервые получили прямые экспериментальные доказательства того, что мюонные нейтрино способны превращаться в тау-нейтрино. Нейтрино — это нейтральные элементарные частицы, которые очень слабо взаимодействуют с веществом. Они рождаются в результате определенных типов ядерных распадов и делятся на три типа: электронные, мюонные и тау-нейтрино. Уже была гипотеза о том, что различные типы нейтрино способны превращаться друг в друга, однако напрямую наблюдать этот процесс ученым не удавалось.
Ядро свинца может поглощать мюонные нейтрино, и этот процесс сопровождается испусканием мюона — еще одной элементарной частицы. Вылет мюона оставляет четкий след внутри «кирпичика». Однако в том случае если мюонное нейтрино превратится в тау-нейтрино, то последствия встречи с ядром свинца будут иными — их взаимодействие сопроводится вылетом тау-лептона, который быстро распадается на другие частицы. Соответственно, оставшийся след в этом случае будет отличен от следа встречи ядра свинца и мюонного нейтрино.
Из шести тысяч попавших на детекторы мюонных нейтрино один превратился в тау-нейтрино. Вероятность того, что зарегистрированное событие — это именно нейтринная осцилляция, ученые оценивают в 98%. Непосредственное подтверждение того, что разные типы нейтрино могут превращаться друг в друга, очень важно для разработки фундаментальных теорий физических взаимодействий. В дальнейшем специалисты OPERA намерены продолжить работу, чтобы обнаружить больше примеров нейтринных осцилляций и определить, соответствует ли частота этих событий теоретическим предсказаниям.