home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1993 / TIME Almanac 1993.iso / time / 091090 / 0910300.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-08-28  |  3.9 KB  |  87 lines
  1.                 r                                                              SCIENCE, Page 87Real Gone Neutrinos
  2.  
  3.  
  4. An experiment in the U.S.S.R. shakes up the world of physics
  5.  
  6.  
  7.     Neutrinos are the phantoms of the subatomic world. They seem
  8. to have no mass, may travel at the speed of light and are
  9. virtually impossible to detect. According to the standard
  10. theories of physics, these exotic particles are produced by
  11. various nuclear reactions. Quadrillions of neutrinos from the
  12. sun bombard the earth every second, yet most of them pass right
  13. through the planet without causing so much as a ripple.
  14.  
  15.     Since 1968 scientists have been monitoring huge detectors
  16. for signs of these fleeting visitors from the sun. But so far,
  17. the results have been both disappointing and intriguing: the
  18. experiments have detected far fewer neutrinos than solar models
  19. predicted. Scientists were especially baffled by a recent
  20. report from a Soviet-American research team that set up a
  21. detector to monitor neutrinos emitted by the fusion of hydrogen
  22. atoms, the sun's main reaction. After four months of operation
  23. near the Soviet town of Baksan, the experiment has yet to turn
  24. up a single solar neutrino.
  25.  
  26.     The case of the missing solar neutrinos has stirred growing
  27. excitement in the physics world. There are three possibilities:
  28. the Baksan experiment is wildly wrong, scientists don't
  29. understand the sun as well as they thought they did, or
  30. scientists have underestimated the elusiveness of the neutrino.
  31. The answer to the mystery could have profound implications for
  32. physicists' understanding of the universe. Two eminent
  33. theorists, John Bahcall of the Institute for Advanced Study in
  34. Princeton, N.J., and Cornell University's Hans Bethe have
  35. co-authored a paper that elaborates on an intriguing solution
  36. to the puzzle: neutrinos escape detection by changing from one
  37. form into another. Says Bahcall: "Nature may be smarter than
  38. we thought."
  39.  
  40.     Experimental evidence indicates that neutrinos come in three
  41. varieties: the electron neutrino, the muon neutrino and the tau
  42. neutrino. Solar fusion gives off the electron type. Bahcall and
  43. Bethe speculate that electron neutrinos change into the muon
  44. or tau versions somewhere between the sun and Earth. "It's as
  45. if they started out sweet," marvels Bethe, who won the Nobel
  46. Prize in 1967 for explaining how nuclear fusion powers the sun,
  47. "and then suddenly turned salty." Thus the Baksan experiment
  48. may have come up empty-handed because it was not designed to
  49. detect muon or tau neutrinos.
  50.  
  51.     Finding any kind of neutrino is a neat trick. The Baksan
  52. detector consists of four tanks filled with 30 tons of the
  53. element gallium, which liquefies at about room temperature. If
  54. a solar neutrino of the right energy interacts with the
  55. material in the tanks, a feat of atomic alchemy will transmute
  56. some of the gallium into germanium, another metallic element.
  57.  
  58.     First scientists must eliminate other sources of radiation
  59. that may trigger false signals in the gallium. (To shield the
  60. experiment from cosmic rays, the detectors are installed in an
  61. underground tunnel, beneath a mile of rock.) About the only
  62. thing harder than proving that solar neutrinos passed through
  63. the gallium-filled tanks is proving that they didn't.
  64.  
  65.     If Bahcall and Bethe are right, neutrinos have long been
  66. misunderstood. For example, if one kind of neutrino can change
  67. into another, then these apparently massless particles must
  68. possess at least a tiny mass. That raises the possibility that
  69. the heaviest neutrinos might be weighty enough to account for
  70. the "dark matter" that is believed to make up 90% of the known
  71. universe. The composition of that matter is one of the great
  72. unanswered questions of physics. But before that theory can be
  73. pursued, the results of the Baksan experiment must be
  74. confirmed, so another gallium neutrino trap is starting up deep
  75. beneath the Italian Alps.
  76.  
  77.  
  78. By J. Madeleine Nash/Chicago.
  79.  
  80.  
  81.  
  82.  
  83.  
  84.  
  85.  
  86.  
  87.