Nobel z fizyki dla badaczy neutrin

Takaaki Kajita i Arthur B. McDonald zdobyli tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Fot.PAP/EPA/FREDRIK SANDBERG

Takaaki Kajita i Arthur B. McDonald zdobyli tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie oscylacji neutrin, co dowodzi, że te cząstki elementarne mają masę - ogłosił we wtorek w Sztokholmie Komitet Noblowski.

"To odkrycie zmieniło nasze rozumienie najgłębszych tajników materii i może się okazać kluczowe dla naszego pojmowania Wszechświata" - uzasadnił swoją decyzję Komitet.

Japończyk Takaaki Kajita (ur. 1959) i Kanadyjczyk Arthur B. McDonald (ur. 1943 r.) podzielą się po równo kwotą 8 mln koron szwedzkich (ok. 855 tys. euro). Kajita pracuje na Uniwersytecie Tokijskim, a McDonald jest emerytowanym profesorem na Uniwersytecie Queen s w Kingston (Kanada).

Neutrina to cząstki elementarne, które są niemal nie do powstrzymania - potrafią przenikać przez nasze ciała, ziemię, skały, wodę. Są obojętne elektrycznie i słabo oddziałują z materią, dlatego ich badanie jest niezwykle trudne.

Oscylacja, czyli zmiana neutrin z elektronowych w mionowe i taonowe dowodzi, że ta niezwykle przenikliwa cząsteczka wbrew dotychczasowym założeniom ma jednak masę, choć bardzo małą - tego właśnie dowiedli zdobywcy tegorocznej Nagrody Nobla z fizyki.

Neutrina powstają zarówno w reaktorach jądrowych czy na Słońcu, jak i w ziemskiej atmosferze pod wpływem promieniowania kosmicznego. Powstają nawet w naszych ciałach - podczas rozpadu promieniotwórczych izotopów potasu. W każdej sekundzie przenikają nas biliony neutrin - niektóre powstałe przed miliardami lat - ale nie da się tego poczuć. Mogą przenikać na wylot przez ołowiane ściany, a nawet przez gwiazdy i planety.

Ponieważ neutrina nie mają ładunku elektrycznego i są niezwykle przenikliwe, bardzo trudno je wykryć. Konieczne są skomplikowane urządzenia, na przykład takie, jak japoński detektor Super-Kamiokande ulokowany w kopalni niedaleko miejscowości Kamioka w Japonii, który waży 50 000 ton.

Właśnie dzięki temu detektorowi naukowcy zauważyli, że ze Słońca nie dolatuje do Ziemi tyle neutrin, ile wynikałoby z teoretycznych założeń - brakuje aż dwóch trzecich. Zjawisko udało się wyjaśnić dopiero na przełomie tysiącleci. Najpierw, w 1998 r., Takaaki Kajita wykazał, że powstające w atmosferze pod wpływem promieniowania kosmicznego neutrina zmieniają "tożsamość", zanim trafią do Super-Kamiokande. Było to tak zwane zjawisko oscylacji.

Tymczasem grupa badawcza z Kanady, kierowana przez Arthura B. McDonalda, pracująca w kanadyjskim Sudbury Neutrino Observatory wykazała, że neutrina (konkretnie neutrina elektronowe) powstające na Słońcu nie zanikają w drodze na Ziemię. Także i one zmieniały tożsamość w drodze ze Słońca na naszą planetę.

Odkrycie zjawiska oscylacji neutrin dowiodło, że te cząstki - przez dziesięciolecia uważane za pozbawione masy - jednak ją mają (choć to bardzo mała masa). Oznacza to, że dotychczasowy Model Standardowy, wyjaśniający wzajemne oddziaływania cząstek tworzących Wszechświat, trzeba zmodyfikować. Odkrycia dotyczące neutrin mogą zmienić nasze poglądy na przeszłość, strukturę i przyszłość Wszechświata.(PAP)