Ma volna 90 éves Melvin Schwartz, avagy miért fontos a „szellemrészecske"?

Ma kilencven évvel ezelőtt született egy New York-i amerikai zsidó családban Melvin Schwartz, aki 1988-ban kapott megosztott fizikai Nobel-díjat a neutrínónyaláb-módszerért, a müonneutrínó felfedezéséért és a leptonok dublet szerkezetének kimutatásáért. Ne aggódjanak, a Nobel-díj indoklását cikkünkben megmagyarázzuk. Pontosabban megpróbáljuk...

Melvin Schwartz 1932. november 2-án született New Yorkban, és 12 évesen kezdett a fizikatudomány iránt érdeklődni. A Bronx High School of Science-ben, majd a Columbia Egyetemen tanult, ahol 1953-ban szerzett diplomát, rá öt évre pedig Ph.D. fokozatot.

Munkatásaival, Leon Ledermannal és Jack Steinbergerrel a fizikusok körében igen nagy presztizsnek örvendő tudományos műhelyben, a Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumban az 1960-as években végezte azokat a kísérleteket, amelyekért 1988-ban kollégáival megkapták a Nobel-díjat. Ők voltak azok, akik a Brookhavenben elvégzett kétneutrínó-kísérletben kimutatták, hogy nemcsak egyféle neutrínó létezik.

Melvin Schwartz

Melvin Schwartz 1966-tól a Stanford Egyetem SLAC nevű részecskegyorsító berendezése segítségével a hosszú életű semleges kaonok bomlását tanulmányozta, s ugyanitt  kollégáival sikeresen állítottak elő olyan relativisztikus hidrogénszerű atomokat, amelyek egy pionból és egy müonból álltak. Az 1970-es években a  Szilícium-völgyben megalapította a Digital Pathways nevű céget, majd 1991-ben újra a Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumba került, ahol immár a nagyenergiás és nukleáris fizika részleg igazgatója lett. Visszavonulásáig professzorként tanított a Columbia Egyetemen. 2006-ban hunyt el. 

S hogy miért fontos ez a szellemrészecskének is hívott neutrínó-család? Mert közelebb visz minket a világegyetem evolúciójának megértéséhez. Ugyanis a ma elfogadott tudományos hipotézis szerint a neutrínók hatással vannak a galaxisok kialakulására, mivel a neutrínók megakadályozzák az univerzum anyagának csaknem 30 százalékát alkotó „sötét anyag" csomókba tömörödését. Mivel a galaxiscsoportok neutrínókban gazdag régiók, megállapítható, hogy ezekben a régiókban kevesebb a „sötét anyag".

MAGYARÁZAT

Leptonok: olyan elemi részecskék közös megnevezése, amelyek nem vesznek részt erős kölcsönhatásban az anyaggal, ide tartozik az elektron, a müon, a tau, és a nekik megfelelő neutrínók, valamint ezek antirészecskéi.

Neutrínó: a könnyű elemi részecskék egyik fajtája, amelynek elektromos töltése nincs, azaz semleges, emiatt nem kerül elektromágneses kölcsönhatásba az anyaggal, azaz rendkívül nehezen észlelhető és mérhető. Három típusa van: elektron-neutrínó,  müon-neutrínó, tau-neutrínó. 

Müon-neutrínó: olyan elemi részecske, amely az elektronnál kb.  200-szor nehezebb. 

Kétneutrínó-kísérlet: Ez vezetett ahhoz ahhoz a felsmeréshez, hogy az elemi részecskék családokba sorolhatók. Schwartz és társai először atommagot bombáztak protonokkal, így pionokat állítottak elő. Ezek müonra és neutrínóra bomlottak, majd a keletkezett neutrínónyalábbal a tudósok folyékony hidrogén- és deutérium atommagot bombáztak. A tudósok a folyamat közben keletkező elektronokat és müonokat figyelve nem találtak elektronokat, csak müonokat, ami csak azzal volt magyarázható, hogy ezek a neutrínók másfajták. Ebben a kísérletben tehát azt a korszakos jelentőségű megfigyelést tették, hogy nemcsak egyféle neutrínó létezik.

(Címlapkép: Garik Barseghyan/Pixabay)