Nobelova cena za fyziku 2015

12. říjen 2015 | 20.00 |

Rozpačité je letošní udělení Nobelovy ceny za fyziku, kterou stejným dílem obdrželi Japonec Takaaki Kajita a Arthur McDonald z Kanady za experimentální potvrzení oscilace neutrin. Za jejich oceněním jsou schovány obrovské týmy vědců pracujících na superdetektorech neutrin. Zkoumání těchto částic tak přineslo od roku 1988 už čtvrtou Nobelovu cenu. Poslední z nich byla udělena v roce 2002. Dá se tak s nadsázkou tvrdit, že kdo přičichne k výzkumu těchto částic, má v budoucnosti na "nobelovku" zaděláno. Čím tedy přispěli lidstvu tito dva pánové?

S detekováním neutrin byly vždy problémy. Neutrina jsou elektricky neutrální částice se stále neurčenou hodnotou jejich absolutní hmotnosti.  Tyto částice běžně s hmotou nereagují, a když tak, prostřednictvím tzv. slabé interakce. Jejich zdrojem jsou hvězdy a jednu z nich – Slunce máme k dispozici ve své blízkosti. Při detekci slunečních neutrin si vědci vypomáhají obrovskými podzemními detektory vyplněnými kapalinou – nejčastěji vodou. Pokud se interakce některého z neutrin podaří, vznikne elektron s dostatečnou energií, aby se mohl ve vodě pohybovat větší rychlostí než je v ní rychlost světla. Přitom vzniká tzv. Čerenkovovo záření, které je zachyceno fotonásobiči umístěnými v nádrži. Zjistilo se, že počet neutrin přicházejících ze Slunce neodpovídal teoretickým předpovědím a jejich podstatně méně.

Tuto skutečnost vysvětluje, že existuje více druhů neutrin s různými hmotnostmi, kromě neutronových a mionových také neutrina tauonová. Část elektronových neutrin vzniklých ve Slunci během svého pohybu k Zemi osciluje – mění se mionová a tauonová.  Tato všechna neutrina detekovalo zařízení SNO (Surdbury Neutrino Observatory), na jehož provozu má velký podíl zmiňovaný Arthur B. McDonald. Jde o nádrž, naplněnou tentokrát těžkou vodou (D20) s příměsí chlóru. Elektronové neutrino se zde při detekci mění na elektron a navíc neutrino každého ze 3 typů rozštěpí deuteron na proton a neutron, což se projeví záchytem neutronu na chlóru a vznikem dobře detekovatelného gama záření. Tím se potvrdil správný počet neutrin vysílaných ze Slunce a jejich následné oscilace – přeměny na jiný typ neutrina.

Druhý z nositelů letošní Nobelovy ceny za fyziku Takaaki Kajita zpracoval a následně správně interpretoval data z dalšího detektoru neutrin s označením Superkamiokande. Kajita spolu se svým týmem vypozoroval závislost úbytku elektronových neutrin na vzdálenosti, kterou uletí, a jejich energii.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1.5 (2x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře