We wtorek w Sztokholmie ogłoszono Nagrody Nobla z fizyki. Tegorocznym laureatem został Francis Halzen - belgijski fizyk, który obecnie pracuje na University of Wisconsin-Madison w USA. Jest uważany za jednego z głównych prekursorów oraz pionierów współczesnej astrofizyki cząstek elementarnych, a w szczególności astronomii neutrinowej wysokich energii. Komitet Noblowski docenił go za „kluczowy wkład w powstanie detektora IceCube Neutrino Observatory i odkrycie neutrin wysokich energii pochodzenia astrofizycznego”.

W ocenie popularyzatora fizyki dr. inż. Pawła Janowskiego z Akademii Górniczo-Hutniczej im. S. Staszica w Krakowie, nawet nie tyle samo odkrycie wspomnianych neutrin jest najważniejsze, co nagrodzenie „tak masywnego wysiłku umysłowego i technicznego dla wymyślenia i zrobienia takiej aparatury do detekcji tak nieuchwytnych cząstek”. 

Neutrina to cząstki elementarne, które powstają w najbardziej gwałtownych zjawiskach, zachodzących we Wszechświecie, takich jak wybuchy supernowych, czy procesy zachodzące w pobliżu czarnych dziur. Bardzo słabo oddziałują z materią. Z tego też powodu są bardzo trudne do wykrycia. Mogą przelecieć przez nasze ciała, a nawet przez całą Ziemię, bez interakcji z atomami, z których jest zbudowana.

- Neutrina znamy od wielu lat i potrafimy je wykrywać, ale cały problem polega na tym, że one niesamowicie rzadko i słabo oddziałują z materią. W każdej sekundzie przez nasze ciała przelatują biliony neutrin słonecznych, ale nie jesteśmy w stanie tego w ogóle poczuć czy wykryć. Dlatego naukowcy mają problem, w jaki sposób zmusić je do oddziaływania. Najprościej jest postawić na drodze takiego neutrina jak najwięcej okazji do pokazania swojej obecności, czyli do oddziaływania z innymi atomami, z innymi jądrami atomowymi. Ale taki detektor musi być olbrzymi – wyjaśniał w rozmowie z PAP.

Odpowiedzią laureata Nobla na to wyzwanie było stworzenie IceCube – wykrywacza neutrin, który znajduje się pod powierzchnią antarktycznego lodu, na głębokości do 2 kilometrów. Detektor IceCube zajmuje objętość jednego kilometra sześciennego, a jego budowę ukończono w 2011 roku. 

- Skorzystano z naturalnie występującego zbiornika wody w formie antarktycznego lodu – i na głębokości ponad kilometra. Dlaczego tak głęboko? Ponieważ lód pod ciśnieniem wyższych warstw zakleszcza nawet bąbelki powietrza. Inaczej mówiąc, ten lód jest niesamowicie przezroczysty. A zatem, jak takie neutrino przelatuje przez kilometry lodu i na swojej drodze spotyka sporo jąder atomowych, to jest większa szansa, że ten raz zareaguje akurat wewnątrz detektora. Taka reakcja spowoduje wystrzelenie cząstki, naładowanej jak elektron czy mion, z olbrzymią prędkością. A jak taka cząstka porusza się bardzo szybko, a dokładniej szybciej niż prędkość światła w danym ośrodku, to wtedy emituje błysk niebieskiego światła, który tutaj właśnie jest wykorzystywany. Później, za pomocą detektorów, badacze analizują te sygnały – tłumaczył Paweł Janowski.

Z kolei, komentując samo odkrycie tych wysokoenergetycznych neutrin, fizyk podkreślił, że ich pochodzenie stanowi wciąż tajemnicę dla badaczy.

Dopytywany, czy werdykt Komitetu Noblowskiego dla Halzena go zaskoczył, zaprzeczył. – Po raz kolejny mamy coś związanego z fizyką największych skal - mimo że tu chodzi o neutrina, czyli najdrobniejsze, najsłabiej uchwytne cząstki, bo można powiedzieć, że pochodzą one z trzewi kosmosu – podsumował fizyk z uczelni współtworzącej Naukowy Think Tank PAP. 

Jak dodał, tematyka tegorocznej nagrody z fizyki zawiera w sobie i polski akcent - i to na dodatek z jego Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH w Krakowie. - Nasz profesor, Artur Ukleja, kieruje zespołem uczestniczącym w eksperymencie KM3NeT, którego celem jest tak samo badanie neutrin, w tym też tych wysokoenergetycznych pochodzenia kosmicznego. Co więcej, dzisiejszy noblista Francis Halzen i Artur Ukleja są współautorami publikacji dotyczącej badań tych cząstek – podał Janowski.  (PAP) 

Nauka w Polsce

akp/ zan/