MEGFEJTÉS: Asztro-részecskefizika
(Rovat: Távoli világok kutatói, A hét képe - 2008.11.22 09:30.)

A tudományág egyik jelentős kutatási támája a neutrínók asztrofizikai jelentőségének vizsgálata. Ebben Marx György is maradandó eredményeket ért el.

Leon Lederman Az isteni a-tom című könyvében kifejti, hogy „a részecskefizika számára a kezdeti univerzum nem volt egyéb, mint egy költségvetési megszorítások nélkül üzemelő gyorsító.” A részecskefizika, az asztrofizika és a kozmológia határterületét jelentő asztro-részecskefizika foglalkozik többek közt az őrsobbanás utáni nukleoszintézissel, a kozmikus sugárzással, az égitestekből érkező nagyenergiájú gamma-sugárzással, a gravitációval és a gravitációs hullámokkal, a sötét anyag kutatásával, valamint a neutrínók tulajdonságaival és asztrofizikai szerepével. Ez utóbbi téma, a neutrínó-csillagászat az, amellyel a szakterület két rangos folyóiratának legelőször megjelent cikkei is foglalkoztak.

A neutrínó a leptonok közé tartozó könnyű elemi részecskék egyik fajtája. Erős kölcsönhatásban nem kimutatható. Elektromos töltése nincs, emiatt elektromágneses kölcsönhatásban sem vesz részt. A neutrínó rendkívül közömbös az anyaggal szemben: egy fényév vastag ólomfalon a neutrínóknak mintegy fele haladna át. Ez megnehezíti, hogy kísérleti úton észlelni tudjuk őket, mert a kimutatás alapja valamely kölcsönhatás. A neutrínóknak három típusa van: az elektron-neutrínó, a müon-neutrínó és a tau-neutrínó. Neveik onnan erednek, hogy a részecskefizika standard modellje szerint mindegyik kapcsolatba hozható egy másik – negatív töltéssel rendelkező – leptonnal: az elektronnal, müonnal, ill. a tau-részecskével.

A japán Super-Kamiokande neutrínó-obszervatórium ezer méterrel a föld alatt. Feltöltött állapotban 50 ezer tonna tiszta vizet tartalmaz a tartály, körbevéve 11 ezernél is több fotoelektron-sokszorozóval. A kozmikus neutrínók egy kis része – kölcsönhatva a víz egy atommagjának protonjával vagy neutronjával – létrehozhat egy a vízbeli fénysebességnél gyorsabban mozgó részecskét: müont vagy elektront. Az így keletkezett részecske Cserenkov-sugárzását figyelik a detektorok.

Neutrínók keletkeznek például pozitív és negatív béta-bomláskor. A neutrínókról, azok asztrofizikai jelentőségéről – a Nap belsejében végbemenő, neutrínókeltő magfúziós folyamatokról, a napneutrínó-problémáról, a neutrínó-oszcillációról, a szupernóva-robbanások során keletkező neutrínókról –, detektálásuk módjáról a cikk végén megadott Wikipédia-szócikk részletes leírást közöl.

Marx György (1927-2002) fizikusi, tanári, ismeretterjesztő és közéleti szerepének részletezésére itt nem térhetünk ki. Az 1970-es években Marx György és Szalay Sándor vizsgálta, hogy az univerzum rejtélyes sötét anyaga összeállhat-e neutrínókból, s felső korlátot adtak a neutrínótömegre. (Ma inkább a neutrínóknál nagyobb tömegű, de még mindig rejtélyes részecskékből álló ún. hideg sötét anyag tűnik a legelfogadottabb magyarázatnak.) Tudománytörténeti jelentőségű a Marx kezdeményezte Neutrínó konferencia-sorozat, amely 1972-ben kezdődött Balatonfüreden. Marx György érdeklődött az űrkutatás és a Földön kívüli élet témaköre iránt is. Az 1980-as években alelnöke volt a Nemzetközi Asztronautikai Szövetségnek (IAF) és vezette a Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) bioasztronómiai szakosztályát is.

A helyes választ, vagyis a neutrínókat és Marx György nevét beküldő olvasóink közül Érsek Csaba a Typotex Kiadó jóvoltából Lederman Az isteni a-tom című kötetének egy példányát kapja jutalmul. Nyereményéhez gratulálunk!