Kiedy naukowcy zaczęli prosić o zbudowanie detektorów neutrin, najważniejsze pytanie brzmiało: a po co się tym zajmować? Neutrin były niezwykle trudne do wykrycia, jedynie bardzo słabo wchodziły w interakcję z materią i wydawało się, że wcale nie mają masy. Takie detektory neutrin to niezmiernie drogi i wyrafinowany sprzęt, jaki musiał zostać zbudowany głęboko pod ziemią w nadziei uchwycenia obecności – a co dopiero kierunku – neutrin bombardujących Ziemię z kosmosu. Ale teraz naukowcom pracującym w Japonii i Kanadzie przyznano Nagrodę Nobla z fizyki w 2015 roku za pracę nad neutrinami. Co takiego znaleźli i dlaczego zrobiło to tak ogromne wrażenie?

Po pierwsze, neutriny są niewiarygodnie liczne. Chociaż nie wchodzą w interakcje z materią, z jakiej składają się nasze organizmy, miliardy neutronów bombardują nasze ciała w każdej sekundzie. Niektóre powstały w trakcie Wielkiego Wybuchu, inne z działania promieni kosmicznych na wyższe warstwy atmosfery a także radioaktywnego rozpadu pierwiastków wchodzących w skład skorupy ziemskiej. Istnieją trzy stany zapachowe neutrin: taonowe, elektronowe i mionowe. Za wcześniejsze eksperymenty badające neutriny mionowe przyznano Nagrodę Nobla w 1988 roku.   

Pomimo ich olbrzymiej ilości fizycy uznali, że powinno ich być o wiele więcej niż nowo zbudowane przez ludzi detektory neutrin wykryły. Ponadto nie zawsze charakteryzowały się tymi stanami zapachowymi, jakimi powinny, a w 1998 roku zespół japońskich naukowców pod kierownictwem dr Kajity odkrył, że neutriny mionowe mogą samodzielnie zmieniać stany zapachowe. Niedługo potem zespół kanadyjski udowodnił, że neutriny ze Słońca przechodzą taką samą zmianę stanu zapachowego w drodze na Ziemię. 

Udowodnienie, że taka „oscylacja” pomiędzy stanami zapachowymi faktycznie zachodzi, rozwiązało na raz dwa problemy: wykazano, że mniej więcej dwie trzecie „brakujących” neutrin faktycznie zmieniło stan zapachowy, jakiego od nich oczekiwano, oraz że neutriny muszą mieć masę. Jedynym problemem było to, że zarówno teoria jak i obserwacje wskazywały na to, że neutriny nie mają masy.   

Za swoją pracę, udowadniającą, że neutriny nie mogą nie mieć masy, która dosyć szybko doprowadziła do kolejnych obserwacji tej masy, tym dwóm zespołom przyznano w 2015 roku Nagrodę Nobla w fizyce. Dwoma laureatami są: Arthur McDonald z Uniwersytetu Queens w Kanadzie oraz Takaaki Fajita z japońskiego Uniwersytetu Tokijskiego.

Dzięki ich pracy wiemy teraz, że neutrino posiada faktycznie niewiarygodnie małą masę, stanowiącą prawdopodobnie milionową część masy elektronu, cząsteczki, którą kiedyś też uważano za nieposiadającą masy. Jednak biorąc pod uwagę niewiarygodnie wielką liczbę neutrin we wszechświecie, te małe masy mogą się zsumować do wagi większej niż wszystkie gwiazdy w kosmosie.

Neutriny mogą potencjalnie stanowić ważny sposób badania wszechświata, ponieważ z niewielkim wysiłkiem mogą penetrować materię. Podobny rodzaj leptonów, zwany mionami, także głęboko penetruje gęstą materię i był wykorzystywano do badania wnętrza reaktora elektrowni w Fukushimie i Wielkiej Piramidy w Gizie – lecz miony mogą wejść jedynie kilka kilometrów w głąb Ziemi. Natomiast neutriny mogą z łatwością pokonać całą drogę i wydostać się po drugiej stronie. Jądro Ziemi musi wywrzeć na nie jakiś wpływ, by mogły zostać wykorzystane do zdobycia informacji, lecz nie jest to już niewyobrażalne, że detektory neutrin mogą któregoś dnia pozwolić ludziom na zajrzenie do wnętrza Ziemi.