النيوترينوات جسيمات شبه خفية، تمر عبر الأرض دون أن تكترث بها. لكن في بعض الأحيان يصطدم أحدها بنواة ذرة ماء، فيتولد عن ذلك وابل كامل من الجسيمات: ميونات وبروتونات وبيونات. التقاط هذه اللحظة يشبه تصوير رصاصة تصيب تفاحة من مسافة كيلومتر.
في المختبر الياباني J-PARC، تم توجيه حزمة نيوترينوات نحو خزان ماء، بداخله كومة من الأفلام الفوتوغرافية - مستحلب نووي (nuclear emulsion). عندما يمر جسيم عبر الفيلم، يترك أثرًا من حبيبات فضية دقيقة، مثلما يترك المتزلج أثرًا في الثلج. بعد تطوير الفيلم، رأى العلماء 82 أثرًا واضحًا لاصطدامات النيوترينوات بالماء. وهذا يمثل 5% فقط من إجمالي حجم الماء الموجود في الخزان.
تم قياس كل أثر تحت المجهر: الطول والزاوية والانحناء. وبهذه الطريقة، تم إعادة بناء السرعة والاتجاه اللذين انطلقت بهما البروتونات والجسيمات الأخرى. اتضح أن البروتونات تنطلق غالبًا بزاوية أوسع مما توقعه النموذج الحاسوبي المستخدم في تجربة T2K. قد يكون هذا الاختلاف مجرد صدفة بسبب العدد الصغير للأحداث، لكنه يذكرنا بشق صغير في الزجاج: حتى تفحصه بدقة، لا تعرف هل سيتسع أم لا.
القيمة الرئيسية لهذا العمل هي أنه ولأول مرة تمكن العلماء من رؤية بروتونات ذات طاقة منخفضة جدًا، تبلغ 200 ميجا إلكترون فولت فقط. للمقارنة، طاقة السكون للبروتون تبلغ حوالي 938 ميجا إلكترون فولت، أي أن البروتونات التي تم التقاطها كانت تتحرك ببطء، مثل المشاة بعد دفعة. في السابق، كانت هذه البروتونات البطيئة تغرق في الضوضاء، أما الآن فقد أصبح لدى العلماء طريقة لالتقاطها. عندما يتم جمع بيانات أكبر بعشر مرات في المستقبل، ستساعد هذه المنهجية في ضبط نماذج تفاعل النيوترينوات مع المادة بدقة - وهذا مهم لفهم سبب وجود الكثير من المادة والقليل جدًا من المادة المضادة في الكون.
المستحلب النووي هو في الواقع نفس الفيلم الفوتوغرافي الذي كان يُستخدم في الكاميرات القديمة، لكن طبقة الفضة فيه أكثر سمكًا، وهو قادر على تسجيل أثر جسيم واحد فقط.