Πριν από λίγη ώρα απονεμήθηκε το φετινό βραβείο Nobel στη Φυσική στον FRANCIS HALZEN, για την αποφασιστική συνεισφορά του Παρατηρητηρίου Νετρίνων IceCube και την ανακάλυψη των νετρίνων υψηλής ενέργειας αστροφυσικής προέλευσης.
Ας πάρουμε τα πράγματα με τη σειρά:
Πρώτα, τιμή στον Άνθρωπο. Ο FRANCIS HALZEN γεννήθηκε το 1944, στο Βέλγιο, είναι καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Madison, των ΗΠΑ και επικεφαλής της ομάδας επιστημόνων που εργάζονται στο Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube.
Αμέσως μετά αναφορά στο χώρο έρευνας. Το Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube (IceCube Neutrino Observatory) ή απλά IceCube αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Madison και κατασκευάστηκε στην Ανταρκτική, στον Σταθμό του Νότιου Πόλου Amundsen-Scott. Το πρόγραμμα είναι ένα αναγνωρισμένο από το CERN πείραμα, με τους αισθητήρες του να βρίσκονται τοποθετημένοι κάτω από τον πάγο της Ανταρκτικής, κατανεμημένοι σε ένα κυβικό χιλιόμετρο.
Το IceCube συνίσταται από σφαιρικούς οπτικούς αισθητήρες που αποκαλούνται DOMs (digital optical modules ή ψηφιακές οπτικές μονάδες) που η κάθε μονάδα φέρει μια φωτοπολλαπλαστική λυχνία, εν συντομία PMT, η οποία είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στην ανίχνευση του φωτός στις περιοχές του υπεριώδους, του ορατού και πλησίον της υπέρυθρης. Η διάταξη συνδέεται με έναν υπολογιστή ο οποίος συλλέγει και στέλνει ψηφιακά δεδομένα στο χώρο των μετρήσεων που βρίσκεται στην επιφάνεια, επάνω από τη συστοιχία των DOMs. Αυτές οι μονάδες αναπτύχθηκαν σε σειρές των 60 (μονάδων) η κάθε σειρά, σε βάθη μεταξύ 1450 και 2450 μέτρων, μέσα σε τρύπες που ανοίχτηκαν στον πάγο με τρυπάνι ζεστού νερού.
Το IceCube σχεδιάστηκε να ψάχνει για σημειακές πηγές νετρίνων στην περιοχή των TeV (Τεραηλεκτρονιοβόλτ ή 10^12 eV, σκέψη: ένα eV είναι περίπου ίσο με 1,6x10^-19 Joules), μια περιοχή για να ερευνά τις υψηλότερες ενεργειακά αστροφυσικές διεργασίες. Το εργαστήριο ολοκληρώθηκε 18 Δεκεμβρίου 2010, με μία αναβάθμιση που εγκρίθηκε το 2019.
Ολοκληρώνουμε με το αντικείμενο παρατήρησης: Το νετρίνο!
Το άφησα τελευταίο, για να μείνει και ως εντύπωση γνώσης, αφού είναι μια σημαντική φυσική οντότητα-αγγελιαφόρος, η οποία μπορεί να μεταφέρει πληροφορίες από διεργασίες στα “βάθη” του χωρόχρονου. Είναι ένα στοιχειώδες (δεν συγκροτείται από άλλα) σωμάτιο που αλληλεπιδρά μέσω ασθενούς αλληλεπίδρασης και βαρύτητας. Ονομάστηκε έτσι επειδή είναι ηλεκτρικά ουδέτερο (neutral) και επειδή η μάζα του είναι πάρα πολύ μικρή (-ino), τόσο που για καιρό θεωρείτο ότι δεν είχε καθόλου μάζα (Neutral και -ino: Neutrino).
Το νετρίνο πρωτο-εμφανίστηκε στο ιστορικό προσκήνιο ως υποτιθέμενο σωμάτιο το 1930, από τον Wolfgang Pauli, τον θεωρητικό φυσικό που βραβεύθηκε με Nobel Φυσικής για την ανακάλυψη της απαγορευτικής αρχής που φέρει το όνομά του. O Pauli το εισήγαγε σε μια προσπάθεια να εξηγήσει τη διατήρηση της ενέργειας, της ορμής και της στροφορμής σε ένα είδος (βήτα) διάσπασης και το ονόμασε Neutron (Neutral και -on), Νετρόνιο, για να το ταιριάσει με άλλες δύο οντότητες, το πρωτόνιο και το ηλεκτρόνιο. Το θέμα μπερδεύθηκε όταν το 1932, ο James Chadwick ανακάλυψε την υποατομική οντότητα που ονόμασε και αυτός νετρόνιο (neutron) και έτσι κυκλοφορούσαν δύο διαφορετικές φυσικές οντότητες με το ίδιο όνομα. Όλα τα προβλήματα φυσικά λύνονται και έτσι αυτό το έλυσε ο Enrico Fermi προτείνοντας το όνομα με το οποίο είναι γνωστό: Νετρίνο.
Αφού είδαμε λίγη από την ιστορία του, τώρα ας δούμε μερικά στοιχεία του νετρίνου. Το 1942 προτάθηκε από τον Wang Ganchang, ο τρόπος να ανιχνευτεί πειραματικά το νετρίνο και το 1956 οι Clyde Cowan και Frederick Reines ανακοίνωσαν την ανίχνευση του (άλλο βραβείο Nobel Φυσικής με 40 χρόνια καθυστέρηση). Αυτή η οντότητα, το νετρίνο, ανακαλύφθηκε ότι υπάρχει σε τρία είδη (γεύσεις τα λέμε στη Φυσική) στο νετρίνο του ηλεκτρονίου, στο νετρίνο του μυονίου και στο νετρίνο του ταυ (tau). Οι οντότητες ηλεκτρόνιο, μυόνιο και ταυ ανήκουν στον οικογένεια των λεπτονίων, αλλά δεν είναι τώρα ώρα να μιλήσουμε για αυτά. Η λύση που δόθηκε στο πρόβλημα των ηλιακών νετρίνων, οδήγησε στην αντίληψη της ύπαρξης ταλάντωσης ανάμεσα στα τρία είδη νετρίνων η επιβεβαίωση της οποίας οδήγησε σε άλλα δύο βραβεία Nobel.
Κλείνοντας αυτή την σύντομη περιπλάνηση μας στα νετρίνα θα ήταν καλό να αναφέρουμε και από που προέρχονται αυτά, περιληπτικά και συμμαζεμένα: Ήδη από την ονομασία του προβλήματος που αναφέρθηκε προηγουμένως (ηλιακά νετρίνα) μια πηγή φυσική φαίνεται ότι είναι ο Ήλιος. Τεράστιες ποσότητες παράγονται στο κέντρο του άστρου μας όταν οι αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης μετατρέπουν το υδρογόνο σε ήλιο. Από την άλλη μεριά,στο εσωτερικό της Γηςέχουμε πολλές αντιδράσεις ραδιενεργών διασπάσεων στοιχείων, όπως το ουράνιο, το θόριο και άλλα, οπότε και εκεί παράγονται πολλά νετρίνα. Αυτά ονομάζονται γεωνετρίνα. Φεύγοντας μακριά από το ηλιακό μας σύστημα θα βρούμε μεγάλες ποσότητες νετρίνων να παράγονται από τις εκρήξεις άστρων υπερκαινοφανών, των supernovae, όταν ένα άστρο μεγάλης μάζας τελειώνει τη ζωή του. Δείτε εδώ ένα αντιφατικό στοιχείο: ονομάζουμε νέο, καινοφανές, nova, κάτι που πεθαίνει!
Μπορούμε ακόμη να αναφερθούμε στα αρχέγονα νετρίνα, αυτά που δημιουργήθηκαν τις πρώτες στιγμές της (ονομαζόμενης) μεγάλης έκρηξης και απομένουν μέχρι σήμερα ως υπόβαθρο νετρίνων. Τέλος θα αναφέρουμε και τα ατμοσφαιρικά νετρίνα, αυτά που παράγονται όταν η κοσμική ακτινοβολία (υψηλής ενέργειας σωματίδια) προσπίπτει στα άτομα της ατμόσφαιρας του πλανήτη μας και προκαλεί σειρά διασπάσεων. Αφού γυρίσαμε στον πλανήτη μας ας καταγράψουμε στο νου μας και ως πηγές (τεχνητές) νετρίνων τους πυρηνικούς αντιδραστήρες παραγωγής ενέργειας και τους επιταχυντές, όπως αυτός του CERN.
Πολλά αναφέραμε, ας συνοψίσουμε:
Με αφορμή την βράβευση με το φετινό βραβείο Nobel Φυσικής στον FRANCIS HALZEN,αναφερθήκαμε τόσο στο πρόγραμμα IceCube, που ερευνά τα νετρίνα στον Νότιο Πόλο, στην Ανταρκτική, όσο και στο αντικείμενο της έρευνας, τα νετρίνα, αυτούς τους άλλους - πέρα από το φως - αγγελιαφόρους, που μπορούν να μεταφέρουν ένα σωρό πληροφορίες από τους τόπους όπου παράγονται σε τεράστιο πλήθος και για τη διαδρομή που ακολούθησαν. Να άλλος ένας χώρος για τεχνολογική ανάπτυξη. Καθώς παρακολουθώ το θέμα εδώ και πολλά χρόνια έχω μεταφράσει πολλά σχετικά με αυτό επιστημονικά άρθρα, τα οποία μπορεί να βρει κάποιος/α φίλος/η στο egno.gr, έστω και είναι παλιά η έκδοση του. Φυσικά και αυτό το άρθρο το έγραψα για τους φίλους και τις φίλες μου. Να είστε καλά!