ΚΟΣΜΟΣ

Νομπέλ Φυσικής: Aνακάλυψη που άλλαξε τις ιδέες μας για την ύλη

nompel-fysikis-anakalypsi-poy-allaxe-tis-idees-mas-gia-tin-yli-2104806

Ο Ιάπωνας Τακαάκι Καγίτα και ο Καναδός Αρθουρ ΜακΝτόναλντ μοιράζονται το Νομπέλ Φυσικής για το 2015, όπως ανακοινώθηκε χθες από τη Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών, που απονέμει την ανώτατη τιμητική διάκριση. Οι δύο επιστήμονες βραβεύτηκαν για την «ιστορική», όπως χαρακτηρίζεται στη σχετική ανακοίνωση, ανακάλυψή τους που αφορά το νετρίνο, ένα από τα πιο διαδεδομένα στη Φύση, αλλά και πιο σκοτεινά, για τους ερευνητές, σωματίδια που συγκροτούν το Σύμπαν.

Η ύπαρξη του νετρίνο (μικρούτσικο και ουδέτερο, στα ιταλικά) προτάθηκε, ως θεωρητική υπόθεση εργασίας, από τον σπουδαίο Αυστριακό φυσικό Βόλφγκανγκ Πάουλι το 1930, προκειμένου να έρθουν σε συμφωνία με τους νόμους διατήρησης της ορμής και της ενέργειας ορισμένα «αλλόκοτα» φαινόμενα του μικρόκοσμου, που είχαν παρατηρηθεί εκείνα τα χρόνια (ραδιενεργός εκπομπή ηλεκτρονίων από ατομικούς πυρήνες). Αργότερα, η ύπαρξή του επιβεβαιώθηκε στο εργαστήριο.

Δεν ήταν κάτι το εύκολο: παρότι το νετρίνο είναι το δεύτερο εν αφθονία σωματίδιο του Σύμπαντος (μετά το φωτόνιο, το ελάχιστο «κβάντο» του φωτός και γενικά της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας), είναι εξαιρετικά δύσκολο να ανιχνευθεί γιατί δεν διαθέτει ηλεκτρικό φορτίο και αλληλεπιδρά ελάχιστα με την υπόλοιπη ύλη. Αυτός είναι ο λόγος που, παρότι κάθε δευτερόλεπτο τρισεκατομμύρια νετρίνο διαπερνούν το σώμα μας, δεν αισθανόμαστε το παραμικρό. Για τον ίδιο λόγο, οι επιστήμονες είναι αναγκασμένοι να μελετούν αυτά τα ασύλληπτα σωματίδια σε μεγάλες εγκαταστάσεις, γεμάτες νερό, είτε στα βάθη των θαλασσών, είτε κάτω από βουνά, είτε σε παλιά ορυχεία. Εχοντας αποκλείσει την ύπαρξη άλλων σωματίων, όπως τα φωτόνια, σ’ αυτά τα βάθη, οι επιστήμονες μπορούν να «συλλάβουν», πού και πού, κάποιο νετρίνο που θα αλληλεπιδράσει με κάποιο άτομο, προκαλώντας μια χαρακτηριστική λάμψη.

Οι ειδικοί θεωρούσαν μέχρι πρόσφατα ότι το νετρίνο δεν διαθέτει ούτε μάζα, γεγονός που το κάνει ακόμη περισσότερο «αναίσθητο». Ολα αυτά άλλαξαν, όμως, στα τέλη της δεκαετίας του 1990-αρχές της δεκαετίας του 2000, χάρη στις έρευνες πολλών επιστημόνων σε όλο τον κόσμο, ανάμεσα στους οποίους ξεχωρίζουν οι δύο νέοι Νομπελίστες.

Εκείνη την εποχή, οι φυσικοί που ασχολούνται με τα «στοιχειώδη» σωματίδια αντιμετώπιζαν έναν γρίφο: τα νετρίνο που ανακάλυπταν οι ανιχνευτές τους ήταν πολύ λιγότερα από εκείνα που προέβλεπε το λεγόμενο Καθιερωμένο Πρότυπο, η τελευταία λέξη της επιστήμης για τη σύσταση της ύλης. Η πρώτη απάντηση στο άλυτο πρόβλημα ήρθε το 1998 από την ομάδα του καθηγητή Καγίτα, ο οποίος είχε στήσει ένα μεγάλο, υπόγειο παρατηρητήριο νετρίνο, το Σούπερ-Καμιοκάντε, κάτω από το ιαπωνικό βουνό Καμιόκα. Ο Καγίτα και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ότι δεν υπάρχει, στην πραγματικότητα, έλλειμμα νετρίνο, απλώς τα εν λόγω σωμάτια, που γεννιόντουσαν σε συγκρούσεις σωματιδίων στην ατμόσφαιρα της γης, άλλαζαν μορφή στη διαδρομή τους μέχρι το υπέδαφος. Μια χαρακτηριστική τους ιδιότητα, το λεγόμενο «χρώμα» (καμία σχέση με το συνηθισμένο χρώμα), άλλαζε στον δρόμο, με συνέπεια να μεταμορφώνονται ανάμεσα στις τρεις εναλλακτικές μορφές τους: το λεγόμενο «νετρίνο ηλεκτρονίων», το «νετρίνο μυονίων» και το «ταυ νετρίνο».

Τρία χρόνια αργότερα, η ομάδα του καθηγητή ΜακΝτόναλντ στο Οντάριο του Καναδά ανακάλυψε τις ίδιες «ταλαντώσεις» (μεταμορφώσεις) ερευνώντας νετρίνο που προέρχονταν, αυτήν τη φορά, από την ήλιο. Αυτές οι «ταλαντώσεις νετρίνο» οδηγούσαν και σε ένα άλλο, σημαντικότατο συμπέρασμα: το νετρίνο δεν ήταν εντελώς αβαρές, όπως πίστευαν μέχρι τότε, αλλά διέθετε μια ορισμένη, αν και εξαιρετικά μικρή –σε σύγκριση με άλλα υποατομικά σωματίδια– μάζα. Ηταν μια ανακάλυψη που άλλαξε το Καθιερωμένο Πρότυπο, δηλαδή τον τρόπο με τον οποίο αντικρίζουμε την ύλη, κι αυτή η ανακάλυψη χάρισε το βραβείο Νομπέλ στους δύο πρωτοπόρους ερευνητές.