Nobelprisen i fysikk 2015

I går ble nobelprisen i fysikk delt ut og årets vinnere er Takaaki Kajita (Japan) og Arthur B. McDonald (Canada)! Årets nobelpris i fysikk handler om nøytrinoet. Men hva er et nøytrino?

nobelprize-2015-physics

Nøytrinoet er én av elementærpartiklene vi har. Elementærpartikler er partikler som det ikke går an å dele opp i mindre biter. Protonet er for eksempel ikke en elementærpartikkel, for den består av tre kvarker. Kvarker er, som nøytrinoet, elementærpartikler (så lenge man ikke spør en strengteorist …).

Nøytrinoets eksistens ble først foreslått i 1930 i et forsøk på å forklare sider ved betastråling (stråling som kommer fra nedbryting av radioaktivt stoff). Nøytrinoet ble første gang observert i 1956 og de som gjorde dette, fikk nobelprisen i fysikk i 1995. Første oppdagelsen av myon-nøytrinoet (mer om dette lenger ned) førte til nobelpris i fysikk i 1988. Oppdagelsen av kosmiske nøytrinoer fikk nobelpris i fysikk i 2002 🙂

FirstNeutrinoEventAnnotated
Bilde: Wikipedia.

Nøytrinoet er en del av standardmodellen for partikkelfysikk, en utrolig suksessfull teori som beskriver elementærpartiklene og tre av de fire naturkreftene: sterk og svak kjernekraft, samt elektromagnetisme – men ikke gravitasjonskraften, stakkar, den får ikke være med å leke (den beskrives av den generelle relativitetsteorien). Standardmodellen beskriver hvordan disse partiklene oppfører seg og hvordan de ulike kreftene virker mellom dem.

Standard_Model_of_Elementary_Particles
Partiklene i standardmodellen. (Trykk for å se større.) Figur: Wikipedia.

Men tilbake til nøytrinoet: Hvor får man nøytrinoene fra? De produseres i radioaktive prosesser, som for eksempel i Solens indre. Solen sender ut så mange nøytrinoer hele tiden at kroppen din faktisk bombarderes med mange milliarder av dem hvert eneste sekund!

Neutrino_stream

Grunnen til at du ikke kjenner nøytrinoene, er at de vekselvirkning veldig svakt med materie. De kan faktisk gå rett gjennom kroppen din uten at du merket det – til og med gjennom hele jordkloden! Dette gjør at nøytrinoet er veldig vanskelig å observere.

Én av detektorene som brukes heter Super-Kamiokande (avbildet øverst) i Japan, en gigantisk tank fylt med ultra-rent vann og hvor veggene er dekket av fotomultiplikatorer. Der prøver man å detektere nøytrinoer som vekselvirker med elektronene eller atomene i vannet, noe som kan avgi stråling. Men dette skjer ikke veldig ofte.

Nobelprisoppdagelsen

Det finnes tre forskjellige nøytrinoer: elektron-nøytrinoet, myon-nøytrinoet og tau-nøytrinoet («myon» og «tau» er navnene til to greske bokstaver) – og tre tilsvarende antinøytrinoer.

Det som er litt spesielt (og som er det nobelprisvinnernes oppdaget), er at nøytrinoet oscillerer: Det kan bytte på hvilken av de tre typene det er! Så når et nøytrino reiser til Jorden fra Solen, kan den bytte type flere ganger underveis!

CQoBIKeU8AAVfmX

Lenge antok man at nøytrinoet var masseløst, men det at nøytrinoet oscillerer betyr at nøytrinoet må ha masse (hvis du er nysgjerrig på dette kan du lese denne artikkelen)!

Det som er kjedelig med denne oppdagelsen, er at standardmodellen krever at nøytrinoet er masseløst … Så da må standardmodellen være feil, eller hva?

Ikke nødvendigvis. Det kan hende at standardmodellen rett og slett ikke er en fullgod beskrivelse av naturen. Kanskje oppdagelsen av at nøytrino har masse kan føre til ny, spennende fysikk?

Nøytrinoet i astrofysikk

Nøytrinoet spiller en viktig rolle både innen partikkelfysikk og astrofysikk. Partikkel- og astrofysikk (spesielt kosmologi, vitenskapen som ser på universet som helhet) er faktisk tett knyttet til hverandre. Det virker kanskje litt rart, siden partiklene er så bittesmå og universet er så stort. Men universet var fryktelig lite en gang det også, helt tilbake da universet startet i Big Bang og på denne tiden dominerte partiklene og kreftene som virket mellom dem, universet.

Selv om nøytrinoene veier veldig lite, er det så mange av dem at de likevel bidrar til universets totale masse, som bestemmer hvor fort universet utvider seg. En periode trodde man at nøytrinoene kanskje kunne være den mørke materien, men dette er ikke den teorien vi tror mest på i dag.

For å lese mer om nøytrinoet, sjekk ut artikkelen Det handler om å veie de minste partiklene (Aftenposten, 6. oktober 2015) skrevet av forsker Signe Riemer-Sørensen ved Institutt for teoretisk astrofysikk, UiO.

Helt til slutt, bare fordi det var et festlig bilde jeg kom over når jeg lette etter nøytrinobilder: Alles favorittastrofysiker Neil deGrasse Tyson i en robåt i Super-Kamiokande-detektoren 😛

906488_610362315716081_636105064240103116_o
Astrofysiker Neil deGrasse Tyson i Super Kamiokande. (Trykk for å se større.)

Hva syns du om årets nobelpris i fysikk?

Les mer om årets (og alle andre års) nobelpris i fysikk på Nobelprize.org 🙂

(Mesteparten av det jeg har skrevet om her, lærte jeg om i AST3220 Kosmologi 1. Fotomultiplikatorer som de bruker i Super-Kamiokande lærte jeg om i AST2210 Observasjonsastronomi. Nøytrinoet som en mulig mørk materie-kandidat snakket vi om i AST1100 Innføring i astrofysikk.)

Hovedbilde: Kamioka Underground Observatory

maria4

Reklamer

Én tanke om “Nobelprisen i fysikk 2015”

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut /  Endre )

Google+-bilde

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut /  Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut /  Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut /  Endre )

Kobler til %s