Olivér2019. november 21., csütörtök
Tudomány

Fizikai Nobel-díj – 2015

2015.10.06.Erdélyi Ilona
National Geographic Magyarország

A neutrínóoszcilláció felfedezéséért Kadzsita Takaaki japán és Arthur B. McDonald kanadai tudós kapja az idei fizikai Nobel-díjat.

Kadzsita Takaaki és Arthur B. McDonald
Illusztráció: nobelprize.org

A Svéd Királyi Tudományos Akadémia indoklása alapján a két fizikus kulcsszerepet játszott a neutrínóoszcilláció felfedezésében, és ezáltal annak bizonyításában, hogy a neutrínóknak van tömegük.

A neutrínó – a részecskék világában nem jelentős gravitációt kivéve – csak gyenge kölcsönhatásban vesz részt, erős kölcsönhatásban nem kimutatható. Elektromos töltése nincs, semleges, emiatt elektromágneses kölcsönhatásban sem vesz részt. Ez a magyarázata annak, hogy a neutrínó közömbös az anyaggal szemben: egy fényév vastagságú ólomfalon a neutrínóknak mintegy fele haladna át úgy, hogy még egy atommal sem ütközne. Az emberi testen is másodpercenként több ezer milliárd neutrínó halad át, ezek a természetben a legillékonyabb részecskék, ezért is emlegetik őket szellemrészecskeként.

A neutrínóoszcilláció kvantummechanikai jelenség, amely során a neutrínó három fajtája – az elektron-, a müon- és a tau-neutrínó – átalakul egymásba. Ez az átalakulás megköveteli, hogy a neutrínóknak legyen tömegük.

A bizottság szerint a felfedezés megváltoztatta az anyag működéséről szóló ismereteket, és alapvető fontosságúnak bizonyult a világegyetem jobb megértésében.

Kadzsita Takaaki az ezredforduló környékén ismertette a Super-Kamiokande detektorral tett felfedezést, hogy az atmoszférában keletkező neutrínók átalakulnak. Ezzel párhuzamosan az Arthur B. McDonald által vezetett kanadai tudóscsoport a Sadbury Neutrínóobszervatóriumban azt bizonyította, hogy a Napban születő neutrínók nem tűnnek el a Föld felé tartva, hanem ugyancsak átalakulnak. Ezzel megoldódott a neutrínók rejtélye, amely már évtizedek óta foglalkoztatta a részecskefizikusokat. Az elméleti számításokban szereplő neutrínómennyiséghez képest ugyanis a részecskék kétharmada hiányzott a vizsgálatokban, a japán és a kanadai felfedezés azonban bizonyította, hogy a neutrínók nem vesznek el, csak átalakulnak, valamint azt is, hogy a neutrínóknak van tömegük, még ha csekély is.

A felfedezés mérföldkőnek bizonyult. A részecskefizika standard modellje – az elektromágneses, a gyenge és erős kölcsönhatást, valamint az alapvető elemi részecskéket leíró kvantumtérelmélet – rendkívül sikeres volt, akkoriban már majd’ húsz éve szinte minden kísérlet igazolta a jóslatait. Az elmélet szerint a neutrínóknak tömeggel kellene rendelkezniük. A neutrínóoszcilláció felfedezése tehát azt is bizonyította, hogy a standard modell nem írja le teljesen a világegyetem felépítését.

Horváth Dezső, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont emeritus professzora az MTI-nek érdekességként elmondta, hogy a Super-Kamiokande ötvenezer tonna rendkívül tiszta vízzel érzékeli a neutrínókat, míg a kanadai megfigyelésekhez össze kellett gyűjteni a világ nehézvizének felét, amelyet azután „vissza is adtak” a kutatók. A McDonald vezette csapat egy több kilométerrel a föld alatt lévő nikkelbányában olyan észlelőrendszert állított fel, amely mind a három neutrínóra érzékeny volt.

Horváth Dezső emlékeztetett arra, hogy a Super-Kamiokandénak ez már a második Nobel-díja. Az első 2002-ből származik Kosiba Maszatosi révén, aki a kozmikus neutrínók megfigyeléséért vehette át az elismerést. A neutrínókutatás jövőjéről szólva Horváth Dezső azt mondta: „Az egymásba alakulás nagy rejtélyt vet föl, valószínűleg szükség van egy eddig nem ismert erő bevezetésére ahhoz, hogy ezt megmagyarázzuk. Ez pedig teret nyit az új fizikának.”

Patkós András fizikus, az MTA tagja azt mondja, olyan elméletre van szükség, amely bővíti a részecskefizika standard modelljét, hiszen a neutrínók tömegét önmagában a 2013-ban Nobel-díjjal elismert Brout-Englert-Higgs-mechanizmussal nem lehet megmagyarázni. Az eddig végzett mérésekből a neutrínótömeget nem lehet abszolút mértékben meghatározni, csupán a háromféle neutrínó tömege közti különbséget lehet megadni.

Az 1959-ben született Kadzsita Takaaki a Szaitamai Egyetemen 1981-ban diplomázott, doktori disszertációját 1986-ban védte meg Tokiói Egyetemen. A részecskefizikus 1988 óta dolgozik az egyetem kozmikussugár-kutató intézetében (ICRR), amelynek Kamiokande, majd Super-Kamiokande neutrínóobszervatóriumában végzett kutatások során fedezték fel a neutrínóoszcillációt. 1999 óta a Tokiói Egyetem professzora és az ICRR igazgatója.

A Tokiói Egyetemen tartott sajtókonferenciáján Kadzsita Takaaki azt mondta, meglepetésként érte a hír, fel se tudta fogni. Szakterületéről szólva rámutatott, a neutrínókutatás „nem olyan dolog, ami hamarosan hasznosulhatna. Én inkább úgy szoktam fogalmazni, hogy ez egy olyan terület, amely tágítja az emberi elme horizontját.”

A 72 éves kanadai Arthur B. McDonald a pasadenai Kaliforniai Műszaki Egyetemen szerezte PhD tudományos fokozatát 1969-ben. A Princeton Egyetem professzora volt 1982 és 1989 között. A kanadai Sudbury Neutrínóobszervatóriumban folytatott tudományos kutatásai erősítették meg a kvantummechanikai jelenséget. A felfedezésért 2007-ben Benjamin Franklin-medált kapott. Jelenleg a kingstoni Queen’s Egyetem professzora.

A tudós ijesztő élménynek nevezte az elismerés körüli felhajtást. Elmondta, egyelőre nem tudja, mire fordítja a díj mellé járó pénz rá eső részét. A ceremóniát azonban nagyon várja, mint fogalmazott, Stockholm az egyik kedvenc városa.

A kitüntetetés 8 millió svéd koronával (266,3 millió forintos összeggel) jár, a díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik.

Hozzászólások

Hogyan hozzunk létre fajgazdag gyepeket?

Hogyan hozzunk létre fajgazdag gyepeket?

Több módszer is létezik egykori szántóföldek természetközeli gyeppé alakítására. Magyar kutatók három ilyen „recept” hatékonyságát vizsgálták az Alföldön.

Elsőként talált bizonyítékot a világegyetem tágulására

Elsőként talált bizonyítékot a világegyetem tágulására

1889. november 20-án született Edwin Powell Hubble amerikai csillagász, az extragalaktikus csillagászat megalapítója.

Húzós kérdés: hogy spóroljunk a WC-n elhasznált vízzel?

Húzós kérdés: hogy spóroljunk a WC-n elhasznált vízzel?

Naponta a világon 141 milliárd liter vizet használunk el a WC öblítésére, miközben egyre több helyen napi gond a vízhiány.

Rekonstruálták a mágneses mező hátborzongató hangját

Rekonstruálták a mágneses mező hátborzongató hangját

Mikor a Napból érkező töltött részecskék elérik a Föld mágneses mezejét, látványos hatást váltanak ki.

A borzok védőoltása szüntetheti meg a szarvasmarha tbc-t

A borzok védőoltása szüntetheti meg a szarvasmarha tbc-t

A borz hordozója a szarvasmarhákat megbetegítő TBC baktériumának, s időnként át is adja a fertőzést, ennek pedig súlyos gazdasági következményei vannak.

National Geographic 2019. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

8 220 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket