Kosár

A kosár jelenleg üres

Bejelentkezés &
Regisztráció

Jelenleg nincs belépve.

Válassza ki az oldal nyelvét

TERMÉKEINK

iPon FÓRUM

iPon Cikkek

A kozmosz kaméleonjai

  • Dátum | 2015.10.08 08:01
  • Szerző | Jools
  • Csoport | EGYÉB

A 2015-ös fizikai Nobel-díjat Kadzsita Takaaki és Arthur B. McDonald kapta, akik kulcsszerepet játszottak azon kutatócsoportok munkájában, amelyek felfedezték a neutrínóoszcillációt, illetve igazolták, hogy a neutrínóknak van tömege. A két kutató és kollégáik munkája rendkívül jelentős, mivel eredményeik ellentmondanak a részecskefizikai standard modellnek.

Világunk tele van neutrínókkal: minden másodpercben több ezer milliárd repül keresztül testünkön ezekből az elemi részecskékből, annak ellenére, hogy sem látni, sem érezni nem tudjuk ezeket. A neutrínók ugyanis nagyon ritkán kerülnek interakcióba az anyag más részecskéivel, így aztán kutatásuk is komoly nehézségekbe ütközik. A minket körülvevő neutrínók eredete sokféle lehet. A Földet elérő neutrínók többsége a Napban zajló folyamatok során keletkezik, de akadnak a részecskék közt olyanok is, amelyek az ősrobbanás során keletkeztek, mások szupernóva-robbanásokban jöttek létre, megint mások az atomerőművekben, illetve a természetben zajló nukleáris bomlási folyamatok során képződtek. Testünk másodpercenként nagyjából 5000 neutrínót bocsát ki magából, amelyek a kálium egyik izotópjának bomlása során keletkeznek.

Arthur B. McDonald és Kadzsita Takaaki
Arthur B. McDonald és Kadzsita Takaaki

Összességében elmondható, hogy a fotonok után a neutrínók a második legnépesebb részecskecsoport a világegyetemben, létük ennek ellenére sokáig teljesen rejtve maradt az emberiség előtt. Létezésüket először Wolfgang Pauli osztrák fizikus, 1945 fizikai Nobel-díjasa vetette fel 1930-ban, mivel másként nem tudta megmagyarázni a béta-bomlás folytonos energiaspektrumát. Az említett év decemberében Pauli azóta híressé vált levelet írt kollégáinak, amelyet így kezdett: „Kedves Radioaktív Hölgyeim és Uraim…”. Ebben a levélben a fizikus felvázolta, hogy elképzelhető, hogy a bomlás során felszabaduló energia egy részét elektromosan semleges, az anyaggal gyengén kölcsönhatásba kerülő, nagyon könnyű részecskék viszik magukkal. Pauli maga nem nagyon hitt ezek létezésében, ráadásul rögtön rájött teóriája másik súlyos következményére is. „Szörnyű dolgot cselekedtem, felvetettem egy olyan részecske létezésének lehetőségét, amelyet nem lehet detektálni” ‒ mondta egy alkalommal. Nem sokkal később az olasz Enrico Fermi (Nobel-díj 1938) továbbfejlesztette Pauli ötletét, és az új részecskéket neutrínóknak, „semlegeskéknek” nevezte el.

A részecskék tényleges felfedezésére csak egy negyedszázaddal később került sor. Az ötvenes évektől számos atomerőmű kezdett működésbe, amelyek ontották magukból a neutrínókat, lehetőséget adva ezek esetleges vizsgálatára is. Végül 1956 júniusában két amerikai fizikus, Frederick Reines (Nobel-díj 1995) és Clyde Cowan voltak az elsők, akiknek sikerült közvetlen módon kimutatniuk a neutrínók létezését, vagyis kiderült, hogy a Pauli által észlelhetetlennek hitt részecske valóban létezik. A neutrínók története azonban ezt követően is tovább bonyolódott. A részecske észlelését követően ugyanis rövidesen kiderült, hogy a neutrínók több szempontból is nagyon furcsán viselkednek. Amikor az 1960-as években a fizikus kiszámolták, hogy mennyi neutrínó keletkezik a Napban, majd lemérték, hogy ebből mennyi éri el a Földet, azt tapasztalták, hogy a várt részecskék kétharmada hiányzik.


A napneutrínó-probléma megoldására sokan sokféle válasszal álltak elő. Egyesek szerint a Nappal kapcsolatos modellekben, mások szerint a neutrínók kapcsán elvégzett elméleti számításokban lehetett a hiba, és az is felvetődött, hogy talán a neutrínók valamiképpen átalakulnak, mire a Földre érnek. A részecskefizikai standard modell szerint háromféle neutrínó létezik, az elektronneutrínó, müonneutrínó és tauneutrínó, amelyek mindegyike kapcsolatba hozható egy másik, negatív töltésű leptonnal, az elektronnal, a müonnal és a tau-részecskével. A Napban kizárólag elektronneutrínók képződnek, így a szakértők felvetették, hogy ha a különböző neutrínótípusok képesek egymásba átalakulni, vagyis oszcillálni, az megmagyarázhatja, hogy miért észlelhető háromszor kevesebb elektronneutrínó a vártnál, hiszen a használt detektorok a másik két típust nem képesek detektálni.

A neutrínók egymásba alakulásával kapcsolatos elmélet sokáig puszta spekuláció maradt, mivel egyszerűen nem álltak rendelkezésre a technikai feltételek valóságosságának ellenőrzésére. A részecskék detektálása óriási, földalatti detektorokban történik, hogy a méréseket ne zavarja a kozmikus sugárzás és a felszíni környezet háttérzaja, de még is így nagyon nehéz kiszűrni az igazi neutrínójeleket az adathalmazból. A helyzetet tovább nehezíti, hogy a detektorokat körülvevő levegőben, és az érzékelők anyagában is történnek olyan bomlási események, amelyek megzavarhatják az eredményeket.

Arra pedig valóban csak a 20. század legvégére nyílt lehetőség, hogy olyan detektorok épüljenek, amelyek együttes erővel már mindhárom neutrínótípust képesek észlelni. Az egyik neutrínókutatásban kulcsfontosságú szerepet kapott létesítmény az 1996-ban működésbe lépett Super-Kamiokande, amely Tokiótól 250 kilométerre, egy cinkbányában foglal helyet, a másik pedig az 1999-tól üzemelő Sudbury Neutrínó Obszervatórium, amely egy nikkelbányában épült meg Ontarióban.

A Super-Kamiokande ezer méterre a földfelszín alatt található, és nagyját egy 50 ezer tonna vizet tartalmazó, 40 méter magas tartály teszi ki. A víz olyannyira tiszta a detektorban, hogy a fény 70 métert tud megtenni abban, mielőtt intenzitása felére csökkenne, szemben egy átlagos úszómedence vizével, amelyben ez néhány méter alatt következik be. A vizet több mint 11 ezer fénydetektor veszi körbe, amelyek rögzítik az tartályban történő leggyengébb felvillanásokat is.

Super-Kamiokande
Super-Kamiokande

Hozzászólások

Nem vagy bejelentkezve, a hozzászóláshoz regisztrálj vagy lépj be!

Eddigi hozzászólások:

  • 6.
    2015. 10. 16. 20:35
    Óvatosan ezekkel a részecskékkel ! Láttátok mit műveltek a 2012 c. filmben !
    .
    .
    .
    .
    .
    .
  • 5.
    2015. 10. 12. 13:33
    Gratulálok a cikkírónak a remek munkájához!

    Értelmes, arányos, igényes, tudománytörténetileg összeszedett, terminológiailag korrekt. A végén inspiráló gondolatokkal és néhány igazán szépen sikerült mondattal.

    Csak így tovább!
  • 4.
    2015. 10. 09. 14:32
    Meg egy reaktor, mint neutrínóforrás...
  • 3.
    2015. 10. 08. 20:04
    Még az a szerencse, hogy a tudomány nem hit kérdése Abban nem kell hinni ahhoz, hogy igaz legyen. A tudósoknak ebből kifolyólag híveik sincsenek.

    Jó cikk amúgy, bár nem a szakterületem, de imádom a fizikás cikkeket. Lehetséges egyszer valahogy be lehet majd fogni a neutrínókat kommunikációs célokra, bár ahhoz már valami nagyon scifi erőtér kéne
  • 2.
    2015. 10. 08. 19:33
    általában nem a tudósok a nagyképű önzők, hanem a "híveik"
  • 1.
    2015. 10. 08. 17:48
    Újabb csodás példa, mitől szép a tudomány! Nagyképű önzőség helyett mindig kész arra, hogy felülvizsgálja és javítsa a hibáit, finomítsa elméleteit.
    Remek cikk, sok ilyet még, mostanában úgyis megcsappantak a fizika cikkek!