"Świetna wiadomość. Nobel za neutrina jest zasłużony"

To zasługiwało na Nobla: piękny eksperyment, przekonujący i czysty dowód, postawienie kropki nad "i" - tak o dokonaniach tegorocznych noblistów z fizyki mówi prof. Jan Sobczyk z Zakładu Fizyki Neutrin Uniwersytetu Wrocławskiego.

Foto: Pixabay.com

Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie oscylacji neutrin (które dowodzi, że mają one masę), zdobyli Japończyk Takaaki Kajita i Kanadyjczyk Arthur B. McDonald. Naukowcy podzielą się po równą nagrodą wartą 8 mln koron szwedzkich. Nazwiska noblistów ogłosił we wtorek w Sztokholmie Komitet Noblowski.

- Świetna wiadomość - skomentował prof. Sobczyk. Jak dodał, wyniki pracy noblistów zdążyły trafić do kanonu wiedzy z zakresu mechaniki kwantowej.

Neutrino może zmieniać tożsamość

Neutrina to cząstki elementarne, najlżejsze spośród tych, które znamy w obrębie tzw. Modelu Standardowego. Neutrina (a są ich trzy rodzaje) różnią się masą, a w trakcie ruchu mogą "oscylować", czyli zmieniać tożsamość: neutrino jednego typu zmienia się w neutrino innego typu. O takiej możliwości naukowcy wiedzieli od ponad 50 lat, ale ostatecznie potwierdzili to dopiero nobliści - przypomniał profesor z UWr.

- Pierwszy sygnał, że neutrina faktycznie mogą oscylować, pojawił się dzięki obserwacji neutrin produkowanych w Słońcu. Neutrina słoneczne obserwuje się od dawna. Obserwacje były jednak kłopotliwe, bo neutrin było mniej, niż się spodziewano. Wtedy zaczęto spekulować, że powodem mogą być oscylacje neutrin. Bezpośredniego dowodu nie było jednak do momentu odkrycia nagrodzonego Noblem - mówi.

Przekonującego dowodu dostarczył eksperyment przeprowadzony przez grupę kierowaną przez Takaaki Kajitę w detektorze Super-Kamiokande (Japonia). - Badano tam neutrina produkowane w atmosferze ziemskiej. Część z nich dociera do nas z góry, inne - te przechodzące przez Ziemię, która jest dla nich praktycznie przeźroczysta - docierają z dołu. Fizycy obserwowali ilość neutrin pochodzących z różnych kierunków. Zauważyli, że neutrin mionowych jest mniej, niż można oczekiwać. I że zależność kątowa deficytu zgadza się z przewidywaniami teoretycznymi, z hipotezą, że neutrina oscylują - powiedział prof. Sobczyk. - To był przełomowy moment. Dopiero wtedy wszyscy zaczęli na serio traktować hipotezę, że neutrina mogą oscylować - podkreślił.

Kropka nad "i"

- Spektakularny sukces - ocenił prof. Sobczyk prace prowadzone na początku XXI w. w Kanadzie przez zespół kierowany przez drugiego noblistę Arthura B. McDonalda. Do badania neutrin pochodzących ze Słońca wykorzystał on detektor wypełniony ciężką wodą (D2O), dzięki czemu mógł obserwować trzy typy oddziaływań neutrin. - Mając trzy typy oddziaływań w detektorze i wiedząc o trzech rodzajach neutrin w przyrodzie - elektronowych, mionowych i taonowych, można było ustalić, ile neutrin z każdego z tych rodzajów jest na Ziemi - wyjaśnił ekspert z Wrocławia.

- W detektorze Sudbury Neutrino Observatory udało się nie tylko potwierdzić, że neutrina elektronowe oscylują (czyli, że jest ich na Ziemi mniej, niż powinno być), ale też można zaobserwować neutrina dwóch pozostałych typów: mionowe i taonowe. Te pomiary były ze sobą spójne - stwierdzono deficyt neutrin elektronowych i superatę pozostałych - dodał.

Jak opisał, to było jak postawienie kropki nad "i"... - Piękny eksperyment, prosty, przekonujący dowód - podkreślił prof. Sobczyk. - Doświadczenia z neutrinami słonecznymi potwierdzają, że faktycznie rozumiemy, co się dzieje wewnątrz Słońca. Widzimy, że ilość neutrin docierających do nas ze Słońca jest taka sama, jak przewidywania teoretyczne.

Neutrina interesują naukowców m.in. ze względu na badania w dziedzinie kosmologii i astrofizyki. - Są to cząstki, które bardzo słabo oddziałują, a jednak niosą w sobie pewną informację - wyjaśnia prof. Sobczyk. - Jeśli się umie je zbadać, to można odczytać informacje o procesie fizycznym, w wyniku którego zostały wytworzone, np. w wyniku procesów zachodzących w Słońcu czy podczas wybuchu supernowej.

(PAP)