?i din alte puncte de vedere, aceasta particula prezinta un comportament bizar. Sectiunea eficace a reactiilor in care intervine este de ordinul ? = 10^–43 cm, o valoare infima, care arata ca interactiunea neutrinului cu substanta este foarte slaba, practic inexistenta. Se poate usor calcula, ca un flux de neutrini, trecand printr-un paravan de plumb – gros de mai multi ani lumina – este de-abia redus la jumatate! Existenta neutrinului a fost controversata, timp de aproape trei decenii, dar, pana la urma, s-a anuntat (1956) punerea lui in evidenta, in mod “direct”. F.Reines si C.Lowan au conceput o “capcana”, care consta dintr-un container imens, umplut cu hidrogen si inconjurat de doua serii de contoare Geiger, unele numarand doar electroni, celelalte doar neutroni. Containerul era situat in exteriorul unui paravan gros, de protectie, care inconjura o pila atomica si care putea opri radiatiile provenite din procesul de fisiune al uraniului care avea loc in pila, dar nu putea opri neutrinii. In containerul in care patrundeau fluxurile de neutrini, s-au produs, in cateva cazuri, inregistrari simultane, la contoarele de neutroni si cele de electroni, ceea ce ar indica faptul ca neutrinii s-au ciocnit cu atomii de hidrogen, transformand protonii in neutroni si electroni pozitivi. Este hazardat sa se vorbeasca in acest experiment de o inregistrare directa. Reactoarele nucleare produc, conform teoriei, fluxuri mari de neutrini, dar reactia de mai sus se inregistreaza extrem de rar si nu in mod direct, ci numai pe baza decelarii produsilor finali: de exemplu, pozitronul, pe baza radiatiei ? de anihilare, iar neutronul, prin captare pe un nucleu de Cd, care devine astfel emitator ?.

Bazat pe teoria lui Fermi asupra dezintegrarii ?, C. Critchfield (1938) a propus fuziunea H – H , de transformare a hidrogenului in heliu, care sta la baza conceptiilor actuale, pentru a explica procesul de producere a energiei in interiorul Soarelui si al stelelor, in general. Aceasta reactie presupune, conform teoriei, aparitia unor puternice fluxuri de neutrini, care sosesc cu mare directionalitate din Soare, pe Pamant. Fluxuri neutrinice de mare energie sosesc pe Pamant si din stelele neutronice, din exploziile supernovelor (procesul Urca), din radiogalaxii si quasari, etc . Ar exista, de asemenea, un fond neutrinic cosmic, a carui densitate depaseste pe cea a hidrogenului cosmic si care ar fi o relicva a stadiilor primare de formare a universului. Plutim efectiv, conform nenumaratelor teorii la moda, intr-o adevarata mare de neutrini, care umple Universul in mod uniform si izotrop. Modelul interiorului Soarelui a constituit vreme indelungata unul din bastioanele cele mai sigure ale astrofizicii; aceasta certitudine este, in prezent, pusa sub semnul intrebarii, tocmai din cauza fluxurilor de neutrini prezise de teorie, dar care nu se observa experimental. Dupa J.C. Brandt, aceasta arata o deficienta majora a tehnicii de inregistrare sau o fisura importanta a conceptiilor noastre asupra reactiilor nucleare. Dupa cum legile conservarii energiei, impulsului si momentului cinetic rezulta din invarianta fata de transformari spatio-temporale continue, conform cu reprezentarile clasice, in fizica cuantica se stabilesc similar legi de conservare rezultate din invarianta fata de transformari spatio-temporale discrete, respectiv legile de conservare ale paritatii temporale T, paritatii spatiale P si paritatii C. Aceste legi reprezinta intr-un fel echivalentul cuantic al marimilor de mai sus si aceste legi ar trebui sa fie incalcate in domeniul fizicii experimentale. Legea conservarii paritatii a fost introdusa in mecanica cuantica, in 1924, de opticianul O.Laporte. Adevarata semnificatie a acestei legi si, in special, importanta ei pentru fizica nucleara au fost dezvaluite, in 1927, de E.Wigner. Pana in anii 1956-1957, legea conservarii paritatii traieste o adevarata inflorire, fiind verificata 100% in multe procese nucleare. In 1956 izbucneste “drama paritatii”, care se termina printr-un final neobisnuit: acordarea premiului Nobel pentru anul 1957 (C.N.Yang si T.D.Lee) pentru “asasinarea” legii conservarii paritatii. Fermi si-a elaborat teoria sa asupra dezintegrarii ? (care a devenit un prototip al interactiunilor slabe, considerate ca cea de a treia interactiune fundamentala a naturii) in 1936; determinarea formei precise a acestei interactiuni a necesitat, insa, numeroase cercetari experimentale si teoretice asupra regulilor de selectie (relatia dintre viata medie si variatia momentului cinetic al nucleului in cazul tranzitiei ?) si asupra formelor spectrelor energetice, corespunzatoare diferitelor variatii posibile ale momentului cinetic. Neutrinul inventat de W.Pauli, pentru a salva incalcarea generala a legilor de conservare ale energiei, impulsului si momentului cinetic in dezintegrarea ?, a devenit reprezentantul principal al interactiunilor slabe, deoarece el participa numai la acest tip de interactiuni. S-au pus astfel bazele unei ramuri noi a stiintei, si anume, a fizicii neutrinului si a interactiunilor slabe, care studiaza proprietatile particulei neutrino si a interactiunilor slabe ale particulelor elementare, cu vaste aplicatii in speculatiile cosmologice moderne, dar pusa sub semnul intrebarii, atat de datele de observatie, cat si de rezultatele obtinute prin experimente de laborator. Datorita lucrarilor fundamentale ale lui T.D.Lee si C.N.Yang, fizicienii au aflat, pentru prima data in 1956, ca in domeniul teoriei interactiunilor slabe, asa cum fusese ea elaborata pana la acea data, lucrurile nu sunt in ordine, existand o fisura de principiu; la aceste interactiuni, legea de conservare a paritatii spatiale P este violata. Aceasta constatare rezulta din interpretarea contradictiei (“enigma ? – ? ”) intalnite la diferitele moduri de dezintegrare a mezonilor K incarcati si a pus in discutie intr-un mod dramatic intreaga teorie a interactiunilor slabe. Rezultatele lui Lee si Yang au fost confirmate imediat, prin experientele lui C.S.Wu asupra nucleelor de Co 60 orientate la temperatura heliului lichid si, mai apoi, printr-o serie de alte experiente (Ledermann, Telegdi, Fraunfelder, etc.). Violarea legii de conservare a paritatii P la interactiunile slabe a fost astfel definitiv stabilita. Analizand rezultatele care au confirmat violarea paritatii P, Lee, Oehme, Yang, Ioffe, Okun si Rudik au ajuns la concluzia ca interactiunile slabe nu sunt invariante nici fata de conjugarea de sarcina C, adica la aceste interactiuni, pe langa paritatea P, nu se conserva nici paritatea C. O noua drama parea sa se profileze la orizont. In teoria interactiunii particulelor elementare exista o teorema de importanta capitala, elaborata in perioada 1953-1955 de J.Schwinger, G.Lüders si W.Pauli; aceasta teorema se scrie sub forma simbolica CPT = const .

Daca datele experimentale dovedesc, conform cu cele de mai sus, o incalcare evidenta a legilor de conservare P si C, rezulta, din teorema Schwinger – Lüders – Pauli, ca este incalcata simultan si paritatea temporala T ! Din nou o incalcare generala a legilor de conservare in domeniul interactiunilor slabe, perfect similara celei aparute la dezintegrarea ? a nucleelor atomice. Ceea ce W.Pauli a reusit sa ingroape in 1930, prin inventarea neutrinului, a reaparut, provocand o adevarata panica in fizica de varf a perioadei. Pentru iesirea din noul impas creat, a fost propus un nou mecanism specific, salvator. L.D.Landau presupune ca trebuie sa existe o legatura intre paritatea P si paritatea C, astfel incat, in locul celor doua legi de conservare, separate, interactiunile slabe trebuie sa respecte, de fapt, o singura lege de conservare, legea conservarii paritatii combinate CP. Imediat a aparut o noua teorie a interactiunilor slabe, in care se conserva numai paritatea CP si unde un rol central il joaca neutrinul cu doua componente, al lui Landau si al lui A.Salam. Dar ordinea restabilita prin mecanismul salvator al lui Landau dureaza foarte putin timp, noi experiente demonstreaza clar ca si legea conservarii paritatii combinate este incalcata in interactiunile slabe. Asa a aparut “enigma CP ”, insolubila problema a fizicii de varf a perioadei actuale.

La sfarsitul anului 1964, un grup de fizicieni de la Princeton descopera experimental prima din seria de interactiuni slabe, care incalca legea de conservare a paritatii combinate C P, si anume, dezintegrarea dipionica a componentei de viata lunga a mezonului K ₂⁰ (K ₂⁰ ? ?⁺+ ? ^- ). Aceasta descoperire experimentala este datorata celor mai precise si mai sensibile masuratori ale fizicii ultimilor ani, executate in cadrul celebrului experiment Cronin-Fitch. Dupa cum se stie, mezonii reprezinta o clasa importanta in numeroasa familie a particulelor elementare. In demonstrarea incalcarii legilor de conservare a paritatii P si C, rolul principal l-au avut mezonii incarcati, K ⁺; in demonstrarea incalcarii legii de conservare a paritatii combinate C P, rolul principal l-au jucat mezonii neutri K ⁰. Acesti mezoni sunt considerati a fi un amestec de doua componente, K ₁⁰ si K ₂⁰, care se deosebesc intre ele doar prin durata lor medie de existenta; experienta arata ca viata medie a lui K ₁⁰ este t ₁ = 0,9 ? 10^–10 s, in timp ce a lui K ₂⁰ este t ₂ = 0,61 ? 10^–7 s, adica este cu circa trei ordine de marime mai mare (t ₁ / t ₂ =780). Din acest motiv, K ₂⁰ a fost denumit componenta de viata lunga a lui K ⁰. Kaonii neutri se pot dezintegra in doua feluri: in doi sau trei mezoni ? (pioni) si in leptoni. Sa urmarim dezintegrarea lor pionica. Conform cu legea conservarii paritatii combinate CP, aceasta dezintegrare trebuie sa se faca astfel:

K ₁⁰ ? ?⁺+ ? ^- ,

K ₂⁰ ? ?⁺+ ? ^- + ? ⁰ ,

adica, pentru mezonul K ₂⁰ exista numai dezintegrarea tripionica si lipseste cea dipionica. Tinand cont de durata medie de viata, diferita, a celor doua componente, respectarea legii de conservare CP se poate verifica imediat, conform cu celebrul experiment Cronin-Fitch. Analizand dezintegrarea mezonilor K ⁰, la o distanta de circa 19 m de locul lor de generare, din totalul de 27.700 de dezintegrari observate, s-au gasit 45 de cazuri, in care apar doi pioni. Cum componenta K ₁⁰ nu poate parcurge decat circa 1 – 2 m de la locul de generare, s-a tras concluzia, ca componenta de viata lunga K ₂⁰ se dezintegreaza si ea in doi pioni

K ₂⁰ ? ?⁺+ ? ^- ,

intr-un procentaj de circa 0,2% , adica legea conservarii CP este violata. Facand raportul probabilitatilor de dezintegrare a lui K ₂⁰ in doi pioni si in toate celelalte moduri, s-a obtinut valoarea R = = (2,1 ± 0,1) ? 10^-3 (13),

si acest parametru caracterizeaza asimetria CP. S-au descoperit, apoi, noi dezintegrari ale lui K ₂⁰, la care CP nu se conserva: este vorba de dezintegrarile leptonice ale lui K ₂⁰,

K ₂⁰ ? ? ^± + + ?? _e (?_e ) ,

K ₂⁰ ? ? ^± + + ?? _? (?_? )

si de dezintegrarea pur leptonica-miuonica

K ₂⁰ ? ? ⁺ + ? ^- .

Avand in vedere valoarea extrem de mica a efectului de neconservare CP, s-a lansat ideea ca violarea simetriei CP se datoreaza unei noi forte, necunoscute inca. Astfel, fizicienii au inceput sa vorbeasca despre “cea de a cincea forta”. Impasul pe care Pauli l-a depasit, acum mai bine de o jumatate de secol, prin inventarea neutrinului, a reaparut, cu toate eforturile de adaptare pe care fizica teoretica le-a facut. Succesul obtinut atunci de Pauli a determinat pe multi cercetatori sa “salveze” principiul conservarii paritatii combinate, prin introducerea unei particule noi, un boson vectorial s, cu masa foarte mica, care ar apare in procesul de dezintegrare a lui K ₂⁰, dupa relatia

K ₂⁰ ? K ₁⁰ + s ? ? ⁺+ ? ^- + s .

Modelele actuale permit, insa, o verificare directa a unor asemenea ipoteze; experimentele arata ca dezintegrarea K ₂⁰ ? K ₁⁰ + s este exclusa. Impasul care s-a creat este impasul fizicii cuantice teoretice, care, debutand in conditiile contradictorii ale teoriei Bohr-Sommerfeld, a fost obligata sa renunte – de dragul unei aparente coerente – la orice interpretare cauzala, fenomenologica si sa dezvolte un formalism matematic general, dar capabil sa se adapteze din mers noilor exigente impuse de datele experimentale, tot mai numeroase si mai precise. Orice formalism matematic al unei teorii fizice nu poate fi valabil decat in masura in care el reflecta legile obiective ale naturii, ale caror manifestari concrete sunt rezultatele observatiei si ale experimentului. Incalcarea generala a legilor de conservare ale fizicii cuantice moderne, care nu poate fi evitata prin inventarea de mecanisme specifice, salvatoare, dovedeste concludent – in contextul discutiei noastre – ca aceasta fizica sufera intr-adevar de o tara congenitala, precis diagnosticata de rezultatele experientelor din ultimii ani. Remediul? Cea de a cincea forta! In felul acesta fizicienii descopera, cu o intarziere de trei sferturi de secol, forta pe care a neglijat-o ? la timpul sau ? N.Bohr, dar care a fost prezenta, in intreg acest interval de timp, in toate problemele pe care fizica cuantica le-a avut de rezolvat.