A neutrínóoszcilláció felfedezéséért Kadzsita Takaaki japán és Arthur B. McDonald kanadai tudós kapja az idei fizikai Nobel-díjat a Svéd Királyi Tudományos Akadémia keddi stockholmi bejelentése szerint. két fizikus kulcsszerepet játszott a neutrínóoszcilláció felfedezésében, és ezáltal annak bizonyításában, hogy a neutrínóknak van tömegük - fogalmazott indoklásában az illetékes bizottság.

A neutrínó - a részecskék világában nem jelentős gravitációt kivéve - csak gyenge kölcsönhatásban vesz részt, erős kölcsönhatásban nem kimutatható. Elektromos töltése nincs, semleges, emiatt elektromágneses kölcsönhatásban sem vesz részt. Ez a magyarázata annak, hogy a neutrínó közömbös az anyaggal szemben: egy fényév vastagságú ólomfalon a neutrínóknak mintegy fele haladna át úgy, hogy még egy atommal sem ütközne. Az emberi testen is másodpercenként több ezer milliárd neutrínó halad át, ezek a természetben a legillékonyabb részecskék, ezért is emlegetik őket szellemrészecskeként.

A neutrínóoszcilláció kvantummechanikai jelenség, amely során a neutrínó három fajtája - az elektron-, a müon- és a tau-neutrínó - átalakul egymásba. Ez az átalakulás megköveteli, hogy a neutrínóknak legyen tömegük. A bizottság szerint a felfedezés megváltoztatta az anyag működéséről szóló ismereteket, és alapvető fontosságúnak bizonyult a világegyetem jobb megértésében.


Kadzsita Takaaki az ezredforduló környékén ismertette a Super-Kamiokande detektorral tett felfedezést, hogy az atmoszférában keletkező neutrínók átalakulnak. Ezzel párhuzamosan az Arthur B. McDonald által vezetett kanadai tudóscsoport a Sadbury Neutrínóobszervatóriumban azt bizonyította, hogy a Napban születő neutrínók nem tűnnek el a Föld felé tartva, hanem ugyancsak átalakulnak. Ezzel megoldódott a neutrínók rejtélye, amely már évtizedek óta foglalkoztatta a részecskefizikusokat. Az elméleti számításokban szereplő neutrínómennyiséghez képest ugyanis a részecskék kétharmada hiányzott a vizsgálatokban, a japán és a kanadai felfedezés azonban bizonyította, hogy a neutrínók nem vesznek el, csak átalakulnak, valamint azt is, hogy a neutrínóknak van tömegük, még ha csekély is.

A felfedezés mérföldkőnek bizonyult. A részecskefizika standard modellje - az elektromágneses, a gyenge és erős kölcsönhatást, valamint az alapvető elemi részecskéket leíró kvantumtérelmélet - rendkívül sikeres volt, akkoriban már majd' húsz éve szinte minden kísérlet igazolta jóslatait. Az elmélet azonban megkövetelte, hogy a neutrínóknak ne legyen tömegük. A neutrínóoszcilláció felfedezése tehát azt is bizonyította, hogy a standard modell nem írja le teljesen a világegyetem felépítését.


Horváth Dezső, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont emeritus professzora érdekességként elmondta, hogy a Super-Kamiokande ötvenezer tonna rendkívül tiszta vízzel érzékeli a neutrínókat, míg a kanadai megfigyelésekhez össze kellett gyűjteni a világ nehézvizének felét, amelyet azután "vissza is adtak" a kutatók. A McDonald vezette csapat egy több kilométerrel a föld alatt lévő nikkelbányában olyan észlelőrendszert állított fel, amely mind a három neutrínóra érzékeny volt. Emlékeztetett arra, hogy a Super-Kamiokandénak ez már a második Nobel-díja. Az első 2002-ből származik Kosiba Maszatosi révén, aki a kozmikus neutrínók megfigyeléséért vehette át az elismerést.

A neutrínókutatás jövőjéről szólva Horváth Dezső azt mondta: "Az egymásba alakulás nagy rejtélyt vet föl, valószínűleg szükség van egy eddig nem ismert erő bevezetésére ahhoz, hogy ezt megmagyarázzuk. Ez pedig teret nyit az új fizikának". Patkós András, az MTA tagja szerint olyan elméletre van szükség, amely bővíti a részecskefizika standard modelljét, hiszen a neutrínók tömegét önmagában a 2013-ban Nobel-díjjal elismert Brout-Englert-Higgs-mechanizmussal nem lehet megmagyarázni. Az eddig végzett mérésekből a neutrínótömeget nem lehet abszolút mértékben meghatározni, csupán a háromféle neutrínó tömege közti különbséget lehet megadni.


Az 1959-ben született Kadzsita Takaaki a Szaitamai Egyetemen 1981-ban diplomázott, doktori disszertációját 1986-ban védte meg Tokiói Egyetemen. A részecskefizikus 1988 óta dolgozik az egyetem kozmikussugár-kutató intézetében (ICRR), amelynek Kamiokande, majd Super-Kamiokande neutrínóobszervatóriumában végzett kutatások során fedezték fel a neutrínóoszcillációt. 1999 óta a Tokiói Egyetem professzora és az ICRR igazgatója. A Tokiói Egyetemen tartott sajtókonferenciáján Kadzsita Takaaki azt mondta, meglepetésként érte a hír, fel se tudta fogni. Szakterületéről szólva rámutatott, a neutrínókutatás "nem olyan dolog, ami hamarosan hasznosulhatna". "Én inkább úgy szoktam fogalmazni, hogy ez egy olyan terület, amely tágítja az emberi elme horizontját" - fűzte hozzá.

A 72 éves kanadai Arthur B. McDonald a pasadenai Kaliforniai Műszaki Egyetemen szerezte PhD tudományos fokozatát 1969-ben. A Princeton Egyetem professzora volt 1982 és 1989 között. A kanadai Sudbury Neutrínóobszervatóriumban folytatott tudományos kutatásai erősítették meg a kvantummechanikai jelenséget. A felfedezésért 2007-ben Benjamin Franklin-medált kapott. Jelenleg a kingstoni Queen's Egyetem professzora.


A tudós ijesztő élménynek nevezte az elismerés körüli felhajtást. Elmondta, egyelőre nem tudja, mire fordítja a díj mellé járó pénz rá eső részét. A ceremóniát azonban nagyon várja, mint fogalmazott, Stockholm az egyik kedvenc városa. A kitüntetettek 8 millió svéd koronával (266,3 millió forintos összeggel) gazdagodnak, a díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik.