16.09.2019
PL EN
07.10.2015 aktualizacja 07.10.2015

Takaaki Kajita: badania neutrin na dnie kopalni

Fot. PAP/EPA/ FRANCK ROBICHON 06.10.2015 Fot. PAP/EPA/ FRANCK ROBICHON 06.10.2015

To niewiarygodne, trudno mi w to uwierzyć. Nie wiem, co się teraz stanie – powiedział w rozmowie telefonicznej japoński naukowiec Takaaki Kajita, gdy usłyszał od Komitetu Noblowskiego, że został tegorocznym laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.

We wtorek w Sztokholmie Komitet Noblowski poinformował, że Takaaki Kajita i Arthur B. McDonald otrzymali tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie oscylacji neutrin, co dowodzi, że mają one masę.

Japoński naukowiec urodził się w 1959 r. i jest wyjątkowo młody jak na noblistę - ma zaledwie 56 lat. Jest absolwentem wydziału fizyki na Uniwersytecie w Saitamie. W 1986 r. doktoryzował się na Uniwersytecie Tokijskim, a od 1988 r. pracuje w należącym do tej uczelni Instytucie Badań Promieniowania Kosmicznego.

Takaaki Kajita przyznał, że swe najważniejsze eksperymenty dotyczące neutrin przeprowadził dzięki wodnemu detektorowi Kamiokande. Powstał on na początku lat 80. XX w. w nieczynnej kopalni metali niedaleko miejscowości Kamioka w Japonii. Wykorzystywany jest do wykrywania tzw. promieniowania Czerenkowa, które z kolei pozwala badać neutrina.

W 1996 r. oddano do użytku nowy detektor Super-Kamiokande, który znacznie zwiększył możliwości badawcze. Dwa lata później Takaaki Kajita na konferencji w Takayama ujawnił wyniki nowych eksperymentów dotyczących neutrin atmosferycznych powstających w ziemskiej atmosferze w oddziaływaniach z promieniowaniem kosmicznym.

Badania te wywołały spore poruszenie wśród fizyków, gdyż japoński uczony stwierdził w nich zależność liczby neutrin mionowych od odległości, jaką przebyły, co jest dowodem na tzw. zjawisko oscylacji neutrin (zmiana neutrin z elektronowych w mionowe i taonowe). Za to właśnie otrzymał tegoroczną Nagrodę Nobla.

Takaaki Kajita jest drugim laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki z tego samego zespołu badawczego. Kieruje nim Masatoshi Koshiba, który wspólnie z Raymondem Davisem otrzymał Nobla w 2002 r. za detekcję neutrin kosmicznych. To Koshiba opracował obydwa detektory w kopalni Kamioka.

Zjawisko oscylacji neutrin pomogło wyjaśnić tzw. problem neutrin słonecznych i anomalie neutrin atmosferycznych. Świadczy również o tym, że mają one masę, choć bardzo małą.

Podczas rozmowy telefonicznej z przedstawicielem Komitetu Noblowskiego Takaaki Kajita podkreślił, że początkowo badał znajdujące się w promieniowaniu kosmicznym protony, które zderzają się z jądrami atomowymi atmosfery, w wyniku czego powstają m.in. neutrina. Na pytanie, czy mogą one przyczynić do wyjaśnienia tzw. brakującej materii we wszechświecie, odpowiedział, że owszem, ale z uwagi na małą masę raczej w niewielkim stopniu.

Wszechświat jest wypełniony neutrinami. Wyliczono, że podczas wielkiego wybuchu powstało około 330 neutrin na cm3. Oznacza to, że we wszechświecie jest około 100 000 razy więcej neutrin niż protonów. Neutrina mogą powstawać na skutek reakcji termojądrowych we wnętrzu gwiazd, w tym również Słońca.

Ocenia się, że ok. 2 proc. energii słonecznej przenoszone jest przez neutrina. Neutrina słoneczne bez jakichkolwiek przeszkód docierają do Ziemi po ok. 8 minutach, ponieważ prawie nie oddziałują z materią. To dzięki nim można na bieżąco obserwować procesy termojądrowe zachodzące we wnętrzu Słońca.

Neutrina atmosferyczne powstają na wysokości od 10 do 20 km nad Ziemią i mają energię ponad 1000 razy większą niż słoneczne. (PAP)

zbw/ mrt/ abr/

Copyright © Fundacja PAP 2019