Nowy numer 44/2020 Archiwum

Neutrina nagrodzone

Nagroda Nobla z fizyki w 2015 roku została przyznana Takaaki Kajita i Arthurowi B. McDonaldowi za odkrycie oscylacji neutrin oraz za pokazanie, że neutrina mają masę.

Neutrina są najbardziej chyba nieuchwytnymi cząstkami badanymi przez fizyków. Prawie w ogóle nie oddziałują z materią. Po prostu przez nią przenikają. Zupełnie tak, jak gdyby była dla nich przezroczysta.  Nie stanowią dla nich żadnej przeszkody ciała niebieskie, jak i olbrzymie odległości (które pokonują z prędkością zbliżoną do prędkości światła). Powstają w czasie reakcji jądrowych, nie mają ładunku i posiadają nieskończenie małą masę. Neutrina występują w trzech odmianach. Najlepiej poznane są tzw. neutrina elektronowe, ale oprócz nich istnieją jeszcze neutrina taonowe i mionowe. I to właśnie różne odmiany tej samej cząstki były przez 30 lat powodem zamieszania nazwanego tajemnicą neutrin słonecznych.

Naukowcy doskonale wiedzą, w wyniku jakich reakcji powstają neutrina elektronowe. Wiedzą, że reakcje te zachodzą wewnątrz Słońca i z dużą precyzją potrafią policzyć, ile neutrin elektronowych powinno być na Ziemi rejestrowanych. Problem w tym, że te przewidywania teoretyczne nijak się miały do danych eksperymentalnych. Neutrin elektronowych na Ziemi rejestrowano o wiele mniej (aż o ok. 70 proc. mniej)  niż powinno ich być. Wyjaśnienia były dwa. Albo reakcje, które według fizyków powinny zachodzić w jądrze Słońca, wcale tam nie zachodzą i dlatego o wiele mniej neutrin elektronowych dociera do Ziemi, albo w czasie swojej podróży pomiędzy gwiazdą  a naszą planetą coś z neutrinami się dzieje. Ostatecznie okazało się, że fizycy mieli rację co do procesów zachodzących w Słońcu, rację mili także ci, którzy na Ziemi neutrina badają. One po prostu oscylują - czyli zmieniają swoje właściwości. Zamieniają się pomiędzy sobą postaciami. Jedne zmieniają się w inne. Zamiast badać jeden rodzaj neutrin, zaczęto przyglądać się im wszystkim na raz. Tym razem wszystko się zgadzało. To było ostateczne potwierdzenie tzw. oscylacji neutrin.

Dlaczego to wszystko takie ważne? Neutrina są być może najliczniejszą grupą cząstek jakie „zasiedlają” nasz wszechświat. W ciągu każdej sekundy, przez nasze ciała przenika ich kilkadziesiąt bilionów. Abstrakcyjnie dużo. Skoro chcemy wszechświat poznać, skoro mamy ambicje, by zrozumieć, nie da się tego zrobić bez wiedzy o neutrinach. Przez lata uważano, że są to cząstki bezmasowe. W rzeczywistości ważą, choć tyle, co nic. W przypadku tak małych i ulotnych obiektów trudno mówić o precyzyjnym pomiarze masy, ale szacunkowo masę neutrin określa się na dziesiąte części elektronowolta, a to mnie niż jedna miliardowa część masy atomu wodoru. Abstrakcyjnie mało.

Neutrina oprócz masy mają jeszcze jedną ciekawą cechę. Oscylują. W naszym świecie dużych przedmiotów to zdolność mocno abstrakcyjna. Jak można ją sobie wyobrazić? A można sobie wyobrazić spadające z drzewa jabłko, które w czasie lotu ku powierzchni gruntu spontanicznie zamieni się w śliwkę, po to by ostatecznie upaść na trawę jako gruszka?

« 1 »

Tomasz Rożek

Kierownik działu „Nauka”

Doktor fizyki, dziennikarz naukowy. Nad doktoratem pracował w instytucie Forschungszentrum w Jülich. Uznany za najlepszego popularyzatora nauki wśród dziennikarzy w 2008 roku (przez PAP i Ministerstwo Nauki). Autor naukowych felietonów radiowych, a także koncepcji i scenariusza programu „Kawiarnia Naukowa” w TVP Kultura oraz jego prowadzący. Założyciel Stowarzyszenia Śląska Kawiarnia Naukowa. Współpracował z dziennikami, tygodnikami i miesięcznikami ogólnopolskimi, jak „Focus”, „Wiedza i Życie”, „National National Geographic”, „Wprost”, „Przekrój”, „Gazeta Wyborcza”, „Życie”, „Dziennik Zachodni”, „Rzeczpospolita”. Od marca 2016 do grudnia 2018 prowadził telewizyjny program „Sonda 2”. Jest autorem książek popularno-naukowych: „Nauka − po prostu. Wywiady z wybitnymi”, „Nauka – to lubię. Od ziarnka piasku do gwiazd”, „Kosmos”, „Człowiek”. Prowadzi również popularno-naukowego vbloga „Nauka. To lubię”. Jego obszar specjalizacji to nauki ścisłe (szczególnie fizyka, w tym fizyka jądrowa), nowoczesne technologie, zmiany klimatyczne.

Kontakt:
tomasz.rozek@gosc.pl
Więcej artykułów Tomasza Rożka

 

Wyraź swoją opinię

napisz do redakcji:

gosc@gosc.pl

podziel się

Zobacz także