Sensacyjne odkrycie z bieguna południowego

Neutrina Nerona
Po wielu latach prób i starań zarejestrowano wreszcie wysokoenergetyczne neutrina pochodzące z kosmosu. To bardzo ważne odkrycie i wiąże się w nieoczekiwany sposób z historią starożytnego Rzymu.
Ice Cube Neutrino Observatory na biegunie południowym.
AN

Ice Cube Neutrino Observatory na biegunie południowym.

Czujniki optyczne w ogromnym detektorze neutrin Super-Kamiokande w Japonii.
Piotr Mijakowski/Narodowe Centrum Badań Jądrowych

Czujniki optyczne w ogromnym detektorze neutrin Super-Kamiokande w Japonii.

Detektory optyczne są w stnie pochwycić nawet pojedyncze fotony powstałe w wyniku zderzenia neutrina z innymi cząstkami materii. Detektor Super-Kamiokande. Japonia.
Piotr Mijakowski/Narodowe Centrum Badań Jądrowych

Detektory optyczne są w stnie pochwycić nawet pojedyncze fotony powstałe w wyniku zderzenia neutrina z innymi cząstkami materii. Detektor Super-Kamiokande. Japonia.

Sztaba ołowiu, wydobyta z rzymskiego wraku zatopionego 2 tys. lat temu, trafiła do naukowców z włoskiego ośrodka CUORE w Laboratorium Gran Sasso we Włoszech.
Volker Steger/SPL/EAST NEWS

Sztaba ołowiu, wydobyta z rzymskiego wraku zatopionego 2 tys. lat temu, trafiła do naukowców z włoskiego ośrodka CUORE w Laboratorium Gran Sasso we Włoszech.

Dwa tysiące lat temu rzymski statek płynący z ładunkiem sztab ołowiu pochodzącego z kopalń Sierra de Cartagena w Hiszpanii zatonął u wybrzeży Sardynii. Z odnalezionego wraku w 2011 r. wydobyto ołów – mimo że dziś ceny tego surowca nie są wysokie, znalazł się kupiec gotów zapłacić za ten konkretny ołów. Ponad sto jego sztab posłużyło do budowy detektora CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events), działającego w Narodowym Obserwatorium Gran Sasso we Włoszech.

Laboratorium to specjalizuje się w wykrywaniu neutrin, czyli najbardziej przenikliwych, niemal pozbawionych masy, cząstek elementarnych. Są przedmiotem szczególnego zainteresowania naukowców, ponieważ mogą wiele powiedzieć o Wszechświecie.

Sztaby ołowiu, spoczywające przez 2 tys. lat głęboko pod wodą, okazały się dla fizyków neutrin bezcenne, ponieważ są wolne od zanieczyszczeń pierwiastkami i izotopami promieniotwórczymi, które mogłyby zaburzyć detekcję tych cząstek. Współczesne metody produkcji ołowiu nie są w stanie dać takiej czystości. Podobny los spotkał ołów wieziony przez galeon, który zatonął u wybrzeży Francji w XVIII w. Poszukiwacze podwodnych skarbów sprzedali surowiec fizykom pracującym przy detektorze, który poszukuje cząstek ciemnej materii kosmicznej – Cryogenic Dark Matter Search (CDMS). Działa on w kopalni Soudan Mine w Minnesocie.

Ale losy zatopionych sztab ołowianych zainteresowały archeologów. Domagają się oni od fizyków pracujących w Gran Sasso i przy detektorze CDMS w Minnesocie zwrotu przejętych skarbów. Archeolodzy uważają, że fizycy zniszczyli historyczne dziedzictwo i postąpili wbrew konwencji UNESCO z 2001 r., która chroni wszelkie dobra kulturalne spoczywające w zatopionych wrakach statków. Twierdzą, że miejsce dla tych skarbów jest w muzeum. Dyskusja trwa, rozwiązania nie ma i sprawa pewnie znajdzie finał w sądzie. Wyrok może mieć wpływ na los kolejnego transportu ołowiu odnalezionego w 2000 r. we wraku rzymskiego korabu przewozowego Bou Ferrer. Zatonął on ok. 2 tys. lat temu blisko Alicante podczas podróży z Kadyksu do Ostii. Inskrypcje na sztabach wskazują, że ołów ten należał do samego cezara, prawdopodobnie Klaudiusza lub Nerona. Czy znów skarb przejmą fizycy poszukujący neutrin lub cząstek ciemnej materii?

Cząstki widma

Neutrina to jedne z najbardziej niezwykłych cząstek elementarnych materii. Ich istnienie teoretycznie przewidział słynny szwajcarski fizyk Wolfgang Pauli w 1930 r., analizując promieniotwórczy rozpad beta (w którym jeden z neutronów w jądrze atomu staje się protonem). Stwierdził, że energia obserwowanych cząstek produkowanych w takich rozpadach jest zbyt mała, i zasugerował istnienie nowej, nieobserwowanej cząstki. Nazwano ją neutrinem, co po włosku jest zdrobnieniem słowa neutron. Nazwa ta miała też sugerować, że chodzi o coś bardzo małego i neutralnego. Neutrino eksperymentalnie zostało odkryte w 1956 r., a osiągnięcie to zostało uhonorowane Nagrodą Nobla.

Neutrina mają zerowy ładunek elektryczny i niezwykle małą masę, której nie udało się dotąd dokładnie zmierzyć. Bardzo trudno je wykryć, bo słabo oddziałują z materią. Nie biorą udziału w oddziaływaniach elektromagnetycznych ani silnych, a tylko w oddziaływaniach słabych (rozpad beta) i grawitacyjnych.

– Gdybyśmy chcieli zbudować ścianę nieprzepuszczającą neutrin, musiałaby ona mieć grubość wielu lat świetlnych! Neutrina wciąż przelatują przez nas w ogromnych ilościach, jednak szansa na to, że jakieś zderzy się z atomem otaczającej materii, z której sami się składamy, jest niezwykle mała – wyjaśnia dr Paweł Przewłocki z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), członek Warszawskiej Grupy Neutrinowej, zespołu zajmującego się fizyką neutrin. – Na szczęście jest ich mnóstwo i co jakiś czas jedno z nich zderza się, a w efekcie powstają inne cząstki, które możemy zobaczyć. Tylko w ten sposób możemy się o istnieniu neutrin czegoś dowiedzieć, ich samych bezpośrednio nie da się zaobserwować.

Istnieją trzy rodzaje neutrin: neutrina elektronowe, mionowe i taonowe. Odróżniają je oddziaływania, jakim podlegają, oraz cząstki, które w wyniku tych oddziaływań są produkowane. Ze względu na swe unikatowe właściwości neutrina są gratką dla badaczy. Inne cząstki wchodzące w skład promieniowania kosmicznego – elektrony, protony, neutrony, a nawet fotony w wyniku oddziaływania z otoczeniem tracą swoją energię i kierunkowość, przez to informacja, którą niosą, staje się zaburzona. Inaczej jest z neutrinami – te bez przeszkód, prawie niczym niezakłócane, mkną przed siebie, niosąc czystą informację o swoim pochodzeniu. Niestety, bardzo trudno je pochwycić.

Czytaj także

Aktualności, komentarze

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną