Neutrini su elementarne čestice koje često putuju brzinom blizu brzine svjetlosti, bez naboja, a masa im je minijaturna tako da gotovo nesmetano prolaze kroz materiju.

U eksperimentu OPERA, u kojem sudjeluju i hrvatski znanstvenici s Instituta Ruđer Bošković, po prvi je put otkriven prelazak jedne elementarne čestice - mionskog neutrina u drugu - tau neutrino, što je za fiziku čestica važno i dugo najavljivano otkriće.

Neutrini su elementarne čestice koje često putuju brzinom blizu brzine svjetlosti, bez naboja, a masa im je minijaturna tako da gotovo nesmetano prolaze kroz materiju. Zbog toga ih je izuzetno teško otkriti. Nastaju u nekim vrstama radioaktivnih reakcija na Suncu i u nuklearnim reaktorima ili u sudarima kozmičkih zraka s atomima.

Postoje tri vrste neutrina - elektronski, muonski i tau. Kroz naša tijela svake sekunde prođe više od 50 trilijuna neutrina sa Sunca. Njihovo postojanje pretpostavio je Wolfgang Pauli, ime im je dao Enrico Fermi, a eksperimentalno ih je dokazao Frederick Reines 1956. godine.

Nestanak istovrsnih neutrina već je primijećen u nekoliko eksperimenata u posljednjih 15 godina, ali 'izravan nastanak' nove vrste neutrina još je uvijek značajan nedostajući dio slagalice. Eksperiment OPERA jedinstven je u svijetu po svojoj mogućnosti da odgovori na to pitanje. Neutrinske oscilacije danas su jedina indikacija nove, fascinantne fizike izvan takozvanog Standardnog modela čestica i interakcija, koja otvara mogućnost neočekivanih posljedica u kozmologiji, astrofizici i fizici čestica, javljaju u svojem priopćenju znanstvenici.

Eksperiment je započet 2006. godine, kad su prvi 'obični' mionski neutrini otkriveni nakon što su brzinom svjetlosti za oko 2,4 milisekunde prevalili put od 730 kilometara iz CERN-a. Tada je započela pažljiva i neumorna potraga za sićušnim, vrlo posebnim signalom kojeg bi proizveo tau neutrino.

OPERA otkriva neutrine pomoću 150.000 malih jedinica nazvanih 'blokovi' (ukupne mase 1.300 tona) od kojih je svaka ekvivalent sofisticirane fotografske kamere. Zahvaljujući tim blokovima, sačinjenim od sendviča olovnih ploča i specijalnih fotografskih filmova, istraživači OPERE mogu otkriti sve detalje 'neutrinskih događaja' preciznim mjerenjima elementarnih čestica koje nastaju prilikom interakcije neutrina i bloka.
OPERU je osmislio, ostvario i vodi je veliki međunarodni tim istraživača iz cijeloga svijeta: Belgije, Hrvatske, Francuske, Njemačke, Izraela, Italije, Japana, Koreje, Rusije, Švicarske, Tunisa i Turske.

Računalni prikaz prvog tau neutrino događaja prikazan je na slici dolje. Mogu se vidjeti detalji oko točke interakcije neutrina (koji dolazi slijeva i nije vidljiv na slici), gdje je stvoreno nekoliko čestica identificiranih putem tragova u bloku. Detekcija 'slomljenog' traga je vrlo vjerojatan potpis interakcije tau neutrina, s vjerojatnošću od 98 posto. Cijela slika prikazuje volumen od samo jednog kubičnog milimetra, prepunog vrijednih podataka za fizičare OPERE.

Kompjuterska rekonstrukcija tau neutrino kandidata u eksperimentu OPERA. Prisutnost 'slomljenog traga' (crveno) je indikacija interakcije tau neutrina.

Ovo ključno postignuće za neutrinsku fiziku omogućeno je složenim znanstvenim pothvatom koji je ostvaren zahvaljujući vještinama velikog broja znanstvenika, inženjera, tehničara i studenata, uz veliku predanost svih sudionika i uz veliku financijsku potporu Italije, Japana, Belgije, Francuske i Švicarske.

Kolaboracija OPERA trenutno uključuje oko 170 istraživača iz 33 institucije i 12 država: na CERN-ovom eksperimentu OPERA od 2000. godine, tj. od same ideje i osnivanja tog eksperimenta, rade dr. sc. Ante Ljubičić, dr. sc. Mario Stipčević i dr. sc. Krešimir Jakovčić, suradnici Laboratorija za elektromagnetske i slabe interakcije Instituta Ruđer Bošković. Prije tri godine pridružio im se kao stalni član kolaboracije i dipl. ing. fizike Budimir Kliček, koji je na toj tematici i diplomirao. Ova grupa radila je na svim fazama konstrukcije, ispitivanja i ugradnje inovativnih detektora čestica RPC i GRPC.

Također, napravili su i nekoliko računalnih programa za praćenje eksperimenta i za obradu mjerenih podataka. Time su znatno doprinijeli radu kolaboracije i postignutim rezultatima. Povremeno je na tom projektu radilo i desetak novaka i studenata fizike, koji su tako stjecali iskustva u radu u velikim međunarodnim eksperimentima. Treba istaknuti da suradnici ovog laboratorija imaju dvadesetak godina iskustva u problematici oscilacija neutrina koje je započelo u CERN-u suosnivanjem eksperimenta NOMAD 1991. godine.