Archiwum Polityki

Długo po tańcach w Zurichu

Po przeszło 40 latach rozwikłano w końcu zagadkę słonecznych neutrin. Potwierdzono, że neutrino – ten najciekawszy okaz w menażerii cząstek elementarnych – zmienia swą tożsamość w drodze ze Słońca na Ziemię. By móc to zrobić, musi – wbrew obowiązującej teorii – być obdarzone choćby niewielką masą. To zaś oznacza, że neutrina wnoszą swój udział do globalnego bilansu energii i grają pierwsze skrzypce w kosmicznej harmonii sfer. Wszechświat jest bowiem oceanem neutrin.

Neutrino wielokrotnie dostarczało fizykom kłopotów – wymykało się obserwacji, zmuszało do odrzucenia oczywistych zdawałoby się prawd. Paradoksalnie jednak nie ma ono genealogii rewolucyjnej. Wymyślono je w 1930 r., aby ratować jedno z kardynalnych praw fizyki – zasadę zachowania energii. Z badań tzw. rozpadu beta jąder atomowych wynikało, że łączna energia produktów jest mniejsza po niż przed rozpadem. Wiedziano, że energia może zmieniać swoją formę. Czyżby jednak mogła zanikać lub rodzić się z niczego?

Wielki Niels Bohr był już gotów zaakceptować taką kwantową nowość, jednak Wolfgang Pauli znalazł remedium na „energetyczny kryzys”. Doszedł mianowicie do wniosku, że brakującą energię unosi cząstka, której nie jesteśmy w stanie zaobserwować. Swój pomysł sformułował w słynnym liście do fizyków zebranych w Tybindze, dokąd nie przyjechał „ze względu na odbywające się w Zurychu tańce”.

Neutrina znikomo słabo oddziałują z materią, przelatują przez nią, nie zostawiając żadnych niemal śladów. Z tego powodu przez ćwierć wieku nie udawało się zarejestrować tej cząstki-widma. Dopiero reaktory jądrowe – pierwsze zbudowano w latach drugiej wojny światowej – umożliwiły obserwację neutrin. Reakcjom dzielenia jąder atomowych, jakie zachodzą w reaktorach, towarzyszy niezwykle obfita produkcja tych cząstek. W ciągu sekundy rodzi się ich 1020, czyli jedynka z 20 zerami. Dysponując tak potężnym źródłem neutrin, dwaj fizycy z Los Alamos – Frederick Reines i Clyde Cowan – przeprowadzili w 1956 r. rozstrzygający eksperyment. Ogromny detektor ustawiony przy reaktorze zarejestrował sygnały świadczące o obecności neutrin. O sukcesie powiadomiono telegraficznie Pauliego, który miał powiedzieć: „cierpliwi wygrywają”.

Polityka 30.2001 (2308) z dnia 28.07.2001; Nauka; s. 78
Reklama