Neutrino är undvikande subatomära partiklar som skapas i en mängd olika kärnkraftsprocesser. Deras namn, som betyder "liten neutral", hänvisar till det faktum att de inte har någon elektrisk laddning. Av de fyra grundläggande krafterna i universum interagerar neutrino endast med två - tyngdkraften och den svaga kraften, som är ansvarig för atomernas radioaktiva förfall. De har nästan ingen massa och zipar genom kosmos med nästan ljusets hastighet.
Otaliga neutrinoer kom till bråk på en sekund efter Big Bang. Och nya neutrinoer skapas hela tiden: i stjärnorna i kärnhjärtan, i partikelacceleratorer och atomreaktorer på jorden, under supernovas explosiva kollaps och när radioaktiva element förfaller. Detta innebär att det i genomsnitt finns 1 miljard gånger fler neutrinoer än protoner i universum, enligt fysiker Karsten Heeger från Yale University i New Haven, Connecticut.
Trots deras allestädes närhet förblir neutrino till stor del ett mysterium för fysiker eftersom partiklarna är så tuffa att fånga. Neutrino strömmar genom de flesta materier som om de var ljusstrålar som går igenom ett genomskinligt fönster, som knappt interagerar med allt annat som finns. Cirka 100 miljarder neutrinoer passerar genom varje kvadratcentimeter av din kropp just nu, men du känner inte något.
Upptäcka osynliga partiklar
Neutrinoer poserades först som svaret på en vetenskaplig gåta. I slutet av 1800-talet undrade forskare över ett fenomen som kallas beta-förfall, där kärnan i en atom spontant avger en elektron. Beta förfall verkade bryta mot två grundläggande fysiska lagar: bevarande av energi och bevarande av fart. Vid beta-sönderfall verkade den slutliga konfigurationen av partiklar ha lite för lite energi, och protonen stod stilla snarare än att bankades i motsatt riktning för elektronen. Det var inte förrän 1930 som fysikern Wolfgang Pauli föreslog idén att en extra partikel kanske flyger ut ur kärnan och förde med sig den saknade energin och drivkraften.
"Jag har gjort en fruktansvärd sak. Jag har postulerat en partikel som inte kan upptäckas," sa Pauli till en vän och hänvisade till det faktum att hans hypotese neutrino var så spöklik att den knappt skulle interagera med någonting och skulle ha liten eller ingen massa .
Mer än ett kvart århundrade senare byggde fysikerna Clyde Cowan och Frederick Reines en neutrino-detektor och placerade den utanför kärnreaktorn vid atomkraftverket Savannah River i South Carolina. Deras experiment lyckades snagga några av de hundratals biljoner neutrinoerna som flög från reaktorn, och Cowan och Reines skickade stolt Pauli ett telegram för att informera honom om deras bekräftelse. Reines skulle fortsätta vinna Nobelpriset i fysik 1995 - då hade Cowan dog.
Men sedan dess har neutrinoer ständigt trossat forskarnas förväntningar.
Solen producerar kolossala antal neutrinoer som bombarderar jorden. I mitten av 1900-talet byggde forskare detektorer för att söka efter dessa neutrinoer, men deras experiment visade hela tiden en avvikelse och upptäckte bara ungefär en tredjedel av neutrinoerna som hade förutsagits. Antingen var något fel med astronomernas modeller av solen, eller så var något konstigt på gång.
Fysiker insåg så småningom att neutrinoer troligen kommer i tre olika smaker eller typer. Den vanliga neutrinoen kallas elektronneutrino, men två andra smaker finns också: en muonneutrino och en tauneutrino. När de passerar genom avståndet mellan solen och vår planet svängs neutrinoerna mellan dessa tre typer, varför de tidiga experimenten - som bara hade utformats för att söka efter en smak - fortfarande saknade två tredjedelar av deras totala antal.
Men bara partiklar som har massa kan genomgå denna svängning, vilket strider mot tidigare idéer om att neutrinoer var masslösa. Medan forskare fortfarande inte känner till de exakta massorna för alla tre neutrinoerna, har experiment fastställt att den tyngsta av dem måste vara minst 0,0000059 gånger mindre än elektronens massa.
Nya regler för neutrino?
2011 orsakade forskare vid Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) -experimentet i Italien en global sensation genom att tillkännage att de hade upptäckt neutrinoer som reser snabbare än ljusets hastighet - ett förment omöjligt företag. Även om det rapporterades i media i stor utsträckning, hälsades resultaten med en stor skepsis från det vetenskapliga samfundet. Mindre än ett år senare insåg fysiker att felaktiga ledningar hade efterliknat ett snabbare än lättare fynd och neutrino gick tillbaka till riket av kosmiskt laglydiga partiklar.
Men forskare har fortfarande mycket att lära sig om neutrino. Nyligen har forskare från Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) vid Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) nära Chicago lämnat tvingande bevis för att de har upptäckt en ny typ av neutrino, kallad en steril neutrino. En sådan upptäckt bekräftar en tidigare avvikelse som sågs vid Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), ett experiment vid Los Alamos National Laboratory i New Mexico. Sterila neutrinoer skulle öka all känd fysik eftersom de inte passar in i den som kallas standardmodellen, ett ramverk som förklarar nästan alla kända partiklar och krafter utom gravitation.
Om MiniBooNEs nya resultat håller upp, "Det skulle vara enormt; det är bortom standardmodellen; det skulle kräva nya partiklar ... och en helt ny analytisk ram," berättade partikelfysiker Kate Scholberg från Duke University till Live Science.
