Dr. Benas Gabrielis Urbonavičius, Kauno technologijos universiteto Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto (KTU MGMF) Fizikos katedros docentas
2026 metų Nobelio fizikos premija spalio 6 dieną paskirta JAV dirbančiam belgų fizikui Francisui Halzenui. Įvertintas jo lemiamas indėlis kuriant Antarktidoje veikiančią „IceCube“ observatoriją ir atrandant didelės energijos kosminius neutrinus. Šis pasiekimas – galimybė tyrinėti Visatos vietas ir procesus, apie kuriuos vien šviesa negali papasakoti.
Neutrinai – labai mažos, elektros krūvio neturinčios dalelės. Jų gausu aplink mus, tačiau su medžiaga jos sąveikauja taip retai, kad gali perskrosti mūsų kūnus ar visą Žemę beveik nesąveikaudamos. Galima teigti, kad šioms dalelėms Žemė atrodo skaidri.
Mokslininkams ši savybė yra ir didžiausia kliūtis, ir didžiausias privalumas: neutrinus nepaprastai sunku aptikti, užtat jie gali atnešti žinių iš visatos kampelių, iš kurių kitokie spinduliai ar dalelės mūsų pasiekti negali.
Įsivaizduokime už storos užuolaidos vykstantį spektaklį. Jo nematome, tačiau girdėdami garsus galėtume suprasti bent dalį veiksmo.
Panašiai neutrinai papildo teleskopų surenkamą šviesą. Jie gali ištrūkti iš tankių kosminių aplinkų ir jų trajektorijos nėra veikiamos magnetinių laukų, priešingai, nei elektringųjų dalelių, todėl aptikto neutrino judėjimo kryptis padeda ieškoti jo šaltinio.
Teleskopas pagamintas iš ledo
F. Halzeno idėja buvo neįprasta: panaudoti Pietų ašigalio ledą kaip milžiniško dalelių detektoriaus medžiagą. Šią viziją jis pristatė 1988 metais, o jai įgyvendinti prireikė tarptautinės mokslininkų ir inžinierių komandos. Daugumos neutrinų nesustabdytų ir toks įrenginys, bet labai dideliame ledo tūryje padidėja tikimybė užregistruoti bent retas jų sąveikas.
Pagrindinį „IceCube“ detektorių sudaro maždaug kubinis kilometras Antarktidos ledo su daugiau nei 5000 šviesai jautrių detektorių, įrengtų maždaug pusantro–pustrečio kilometro gylyje. Retkarčiais neutrinas sąveikauja su ledo medžiaga ir sukuria kitas daleles.
Šios judėdamos skleidžia silpną šviesą, kurią užfiksuoja jutikliai. Pagal tai, kur, kada ir kiek šviesos užregistruota, galima įvertinti neutrino energiją bei tai, kuria kryptimi jis atkeliavo.
2013 metais „IceCube“ komanda paskelbė apie 28 didelės energijos įvykius, suteikusius pirmuosius tvirtus tokios energijos kosminių neutrinų įrodymus. Jų visumos nebuvo galima paaiškinti vien įprastais Žemės atmosferoje vykstančiais procesais. Reikia atkreipti dėmesį, kad premija skirta ne už pačių neutrinų atradimą, o už jų pritaikymą visatos tyrimams.
2022 metais „IceCube“ aptiko įrodymų, kad didelės energijos neutrinus skleidžia aktyvi galaktika NGC 1068. Jos centre esančią juodąją skylę supanti medžiaga slepia dalį ten vykstančių procesų nuo įprastų stebėjimų. Neutrinai padeda tyrinėti šią kitais būdais nematomą aplinką.
Nauda – ir greitesni stebėjimai, ir geresni įrankiai
Retą vertingą signalą reikia atskirti nuo daugybės kitų matavimų, todėl „IceCube“ komanda tobulina duomenų analizę. Pavyzdžiui, 2021 metais pristatytas mašininio mokymosi metodas vieną dalelių signalų atkūrimo užduotį leido atlikti maždaug 100 000 kartų greičiau nei ankstesniais metodais. Kai kuriais atvejais pagerėjo ir tikslumas.
Vis dėlto būtų netikslu šį pasiekimą pristatyti kaip jau sukurtą naują medicinos aparatą ar pažadą atpiginti elektrą.
„IceCube“ neutrinus naudoja tik kaip informacijos nešėjus. Atradimo nauda šiandien – nauji stebėjimai, geresni matavimo ir skaičiavimo metodai, galimybė patikrinti anksčiau sunkiai patikrinamas idėjas.
About the Author
