Het OPERA-experiment, gevestigd in het Gran Sasso-laboratorium van het Italiaanse Nationale Instituut voor Kernfysica (INFN), is ontworpen om overtuigend te bewijzen dat muon-neutrino's kunnen worden omgezet in tau-neutrino's, via een proces dat neutrino-oscillatie wordt genoemd, wiens ontdekking in 2015 de Nobelprijs voor de Natuurkunde werd toegekend. In een artikel dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd: Fysieke beoordelingsbrieven , de OPERA-samenwerking rapporteert de waarneming van in totaal tien kandidaat-gebeurtenissen voor een conversie van muon naar tau-neutrino, in wat zijn de allerlaatste resultaten van het experiment. Dit toont ondubbelzinnig aan dat muon-neutrino's oscilleren in tau-neutrino's op weg van CERN, waar muon-neutrino's werden geproduceerd, naar het Gran Sasso-laboratorium op 730 km afstand, waar OPERA de tien tau-neutrino-kandidaten ontdekte.

Vandaag heeft de OPERA-samenwerking hun gegevens ook openbaar gemaakt via het CERN Open Data Portal. Door de gegevens vrij te geven in het publieke domein, onderzoekers buiten de OPERA-samenwerking hebben de mogelijkheid om nieuw onderzoek met hen te doen. De verstrekte datasets worden geleverd met uitgebreide contextinformatie om de gegevens te helpen interpreteren, ook voor educatief gebruik. Een visualiser stelt gebruikers in staat om de verschillende evenementen te zien en te downloaden. Dit is de eerste niet-LHC-gegevensrelease via het CERN Open Data-portaal, een dienst gelanceerd in 2014.

Er zijn drie soorten neutrino's in de natuur:elektron, muon- en tau-neutrino's. Ze kunnen worden onderscheiden door de eigenschap die, bij interactie met materie, ze worden meestal omgezet in het elektrisch geladen lepton met hun naam:elektron, muon- en tau-leptonen. Het zijn deze leptonen die worden gezien door detectoren, zoals de OPERA-detector, uniek in zijn vermogen om alle drie te observeren. Experimenten uitgevoerd rond de millenniumwisseling toonden aan dat muonneutrino's, na lange afstanden te hebben afgelegd, creëren minder muonen dan verwacht, bij interactie met een detector. Dit suggereerde dat muon-neutrino's oscilleerden in andere soorten neutrino's. Aangezien er geen verandering was in het aantal gedetecteerde elektronen, natuurkundigen suggereerden dat muon-neutrino's voornamelijk oscilleerden in tau-neutrino's. Dit is nu ondubbelzinnig bevestigd door OPERA, door de directe observatie van tau-neutrino's die honderden kilometers verwijderd van de muon-neutrinobron verschijnen. De opheldering van de oscillatiepatronen van neutrino's werpt licht op enkele van de eigenschappen van deze mysterieuze deeltjes, zoals hun massa.

De OPERA-samenwerking observeerde de eerste tau-lepton-gebeurtenis (bewijs van muon-neutrino-oscillatie) in 2010, gevolgd door vier extra gebeurtenissen die tussen 2012 en 2015 zijn gemeld toen de ontdekking van het uiterlijk van tau-neutrino voor het eerst werd beoordeeld. Dankzij een nieuwe analysestrategie die is toegepast op het volledige gegevensmonster dat tussen 2008 en 2012 is verzameld - de periode van neutrinoproductie - zijn nu in totaal 10 kandidaat-gebeurtenissen geïdentificeerd, met een zeer hoge mate van significantie.

"We hebben alles geanalyseerd met een compleet nieuwe strategie, rekening houdend met de bijzondere kenmerken van de gebeurtenissen, " zei Giovanni De Lellis-woordvoerder van de OPERA-samenwerking. "We rapporteren ook de eerste directe waarneming van het tau-neutrino-leptongetal, de parameter die neutrino's onderscheidt van hun antimaterie-tegenhanger, antineutrino's. Het is buitengewoon verheugend om te zien dat onze legacy-resultaten het vertrouwensniveau dat we in het experimentvoorstel voor ogen hadden, grotendeels overtreffen."

Naast de bijdrage van het experiment aan een beter begrip van de manier waarop neutrino's zich gedragen, de ontwikkeling van nieuwe technologieën maakt ook deel uit van de erfenis van OPERA. De samenwerking was de eerste die volledig geautomatiseerde, high-speed uitleestechnologieën met submicrometrische nauwkeurigheid, die een pionier was in het grootschalige gebruik van de zogenaamde nucleaire emulsiefilms om deeltjessporen op te nemen. Nucleaire emulsietechnologie vindt toepassingen in een groot aantal andere wetenschappelijke gebieden, van het zoeken naar donkere materie tot het onderzoek naar vulkaan en gletsjers. Het wordt ook toegepast om de hadrontherapie voor de behandeling van kanker te optimaliseren en werd onlangs gebruikt om het interieur van de Grote Piramide in kaart te brengen, een van de oudste en grootste monumenten op aarde, gebouwd tijdens de dynastie van farao Khufu, ook wel Cheops genoemd.