Нобел за физика: Неутриното осцилира, съответно има маса

Лауреати на Нобеловата награда за физика за 2015 година станаха учените Такааки Каджита (Япония) и Артър Макдоналд (Канада), открили неутринните осцилации.

Наградата се присъжда за „техния принос в експерименти, които демонстрирали, че неутриното може да изменя своята същност. Тези метаморфози изискват неутриното да има маса. Откритието промени нашето разбиране за вътрешните механизми на материята и може по решаващ начин да измени нашата представа за Вселената“, се казва в съобщението на Нобеловия комитет.

На прага на новото хилядолетие Такааки Каджита открил на детектор в Япония, че атмосферното неутрино превключва от едно състояние в друго. Междувременно изследователска група от Канада под ръководството на Артър Макдоналд успяла да демонстрира, че неутриното, летящо от Слънцето, не изчезва по пътя към Земята. Обратно – те се захващат в различно състояние на неутринната обсерватория в Съдбъри.

Неутриното е елементарна частица, която „отговаря“ за едно от четирите фундаментални взаимодействия, а именно за слабото взаимодействие. То лежи в основата на радиоактивните разпади.

Съществуват три типа неутрино – електронно, мюонно и тау-неутрино. През 1957 г. работещият в Дубна италиански и съветски физик Бруно Понтекорво предсказва, че неутриното от различни типове могат да преминават едно в друго – този процес се нарича осцилация на елементарните частици.

Но в случая с неутриното съществуването на осцилация е възможно само ако тези частици имат маса, а от момента на тяхното откриване физиците смятали, че неутриното са безмасови частици.

Намеци за съществуване на неутринни осцилации в измерените потоци слънчеви неутрино съществуват отдавна, но експериментално явлението е открито чак след 40 години на неутринния детектор Super-Kamiokande в Япония. Екипът изследователи е ръководен от един от сегашните лауреати – Такааки Каджита.

Практически едновременно екип физици начело с втория лауреат Артър Макдоналд анализирали данните от канадския експеримент SNO, събрани в обсерваторията в Съдбъри. Обсерваторията наблюдавала потоците неутрино, летящи от Слънцето. Звездата излъчва мощни потоци електронни неутрино, но във всички експерименти учените наблюдавали загуба на около половината от частиците.

По време на експеримента SNO било доказано, че едновременно с изчезването на електронните неутрино в потока лъчи се появяват приблизително толкова тау-неутрино. Тоест Макдоналд и колегите му доказали, че протича осцилация на електронните слънчеви неутрино в тау-неутрино.

Доказателството, че неутриното има маса, изисква пренаписване на Стандартния модел – базова теория, която обяснява свойствата на всички известни елементарни частици и техните взаимодействия.

Съгласно завещанието на Алфред Нобел наградата по физика следва да се връчва на този, „който направи най-важното откритие или изобретение“ в тази област.

Наградата се връчва от Шведската кралска академия на науките, разположена в Стокхолм. Нейният работен орган е Нобеловият комитет по физика, чиито членове се избират от академията на три години.