Nobeli füüsikapreemia sai ülienergeetiliste kummitusosakeste kütt
Nobeli füüsikapreemia pälvis sel aastal Belgia osakestefüüsik Francis Halzen tema otsustava panuse eest IceCube'i neutriinoobservatooriumi töösse. Muu hulgas suutis ta leida astrofüüsikalist päritolu suure energiaga neutriinode lähtepunkti.
"IceCube on esimene hästi suur ülienergeetiliste neutriinode detektor. Inimesed võivad ilmselt sellega mitte nõus olla, sest neid on enne ka tehtud, aga see on läbimurre. See oli esimene selline suur eksperiment, mis andis väga häid tulemusi," selgitas KBFI juhtivteadur Martti Raidal.
Osakestefüüsik tõi välja ka Halzeni kui persooni olulisuse. "Ta tuntud inimene. Kõigi CERN-i suvetudengite kohustuslik kirjandus on õppida osakeste füüsikat Halzeni ja Martini õpikust. Ta osteti Euroopast Ameerikasse üles ja üks põhjus, miks ta selle preemia sai, on tõenäoliselt see, et kogu Ameerika kogukond on tema taga," lisas Raidal.
Neutriinod on peaaegu massitud osakesed, mis lendavad läbi kosmose pea valguskiirusel. Nn kummitusosakesed ei reageeri muu ainega peaaegu üldse, näiteks läbib inimese keha iga sekund umbes 400 triljonit neutriinot. Suur osa universumit täitvatest neutriinodest sündis juba Suure Paugu käigus. Tänapäeval tekivad need peamiselt tähtede südamikes toimuvates tuumareaktsioonides, aga ka kosmilistes osakestekiirendites.
Füüsikute jaoks on need seega ühed ainsatest sõnumitoojad, mis toovad teavet otse Päikese tuumast ja plahvatavatelt tähtedelt. Kuna osakesed aga eriti millegagi ei reageeri, valmistas nende tabamine parajat peavalu.
Halzen mõistis, et võti peitub lõunapooluse igijääs. Kui kummituslik osake viimaks mõne aatomituumaga põrkub, tekib õrn valgussähvatus. Lõunapooluse paks ja läbipaistev jää sobib ideaalselt, et neid sähvatusi märgata. Looduslikul liustikul jagub teisigi eeliseid. Seal ei levi häiriv taustamüra ja piirkonda ei kõiguta ka maavärinad.
Halzeni hulljulgne visioon pälvis kiiresti teiste uurijate toetuse ja mõni aasta hiljem langetasid teadlased esimesed prooviandurid otse igijäässe. IceCube'i neutriinoobservatooriumi lõplik maht küündis 2011. aastaks ühe kuupkilomeetrini ja selles leidub tuhandeid valgusandureid.
Tulemused ei lasknud end kaua oodata. Uurijad tabasid peagi esimesed suure energiaga neutriinod. Mõni aasta hiljem tõestasid nad, et need osakesed pärinevad kuskilt väljastpoolt Päikesesüsteemi. Tõeline jaht universumi süvaallikatele sai alata.
Esimesed kindlad jäljed viivad teadlased aktiivsete galaktikate tuumadeni. IceCube'i andmed näitavad, et ligi 80 hiljuti detektorisse lennanud neutriinot pärinevad aktiivsest galaktikast nimega NGC 1068. Galaktika asub Maast 46 miljoni valgusaasta kaugusel ja peidab endas supermassiivset musta auku.
Tavaliste teleskoopidega astronoomid seda musta auku vaadelda ei saa, sest piirkonda varjab paks gaasist ja tolmust tekk, mis neelab kogu sealt kiirgava valguse ja gammakiirguse. Neutriinod lendavad aga sellest takistusest mängleva kergusega läbi ja toovad info otse Maa teadlasteni.
Teine suur läbimurre puudutab blasaare. Nende eriliste galaktikate mustad augud purskavad välja kitsaid ainejugasid, mis osutavad mõnikord otse Maa suunas. IceCube leidis 2017. aastal just ühest sellisest blasaarist pärit kosmilise sõnumitooja, mis kandis endas suurt energiat. Teadlased uurisid hiljem arhiiviandmeid ja märkasid, et sama blasaar tekitas juba 2014. aastal terve neutriinode saju.
Kauge süvakosmose objektide kõrval suudab neutriinosid toota ka meie oma galaktika. Mõni aasta tagasi tõestasid astrofüüsikud, et Linnutee toimib samuti suure neutriinovabrikuna. Need sõnumitoojad sünnivad, kui galaktilised kosmilised kiired põrkavad kokku tähtedevahelises ruumis hõljuva hõreda gaasiga.
Insenerid plaanivad lähitulevikus jäässe rajada veelgi suurema, kaheksa kuupkilomeetri suuruse observatooriumi nimega IceCube-Gen2. Suuremad püüdurid aitaks praegusi avastusi uute andmetega julgemalt kinnitada. Vahemere ja Baikali järve põhjas alustavad lähitulevikus tööd teisedki hiiglaslikud neutriinoteleskoobid.
Uudis on täiendamisel.
Möödunud aastal said Nobeli füüsikapreemia USA teadlased John Clarke, Michel Devoret ja John Martinis. Füüsikud tegi murrangulise avastuse, mis tõestas, et kvantmaailma reeglid kehtivad ka süsteemides, mis on piisavalt suured, et neid käes hoida.
Statistika põhjal võtab teadlaste murdeliste avastuste eest Nobeli preemiaga tunnustamine aega üha rohkem. Näiteks meditsiiniauhinna laureaadid said möödunud kümnendil preemia keskmiselt 26 aastat pärast oma maailmamuutva töö avaldamist.
Nobeli preemiat füsioloogia või meditsiini alal antakse välja alates 1901. aastast. Alates 2023. aastast on Nobeli preemia väärtus 12 miljonit Rootsi krooni (u 1,06 miljonit eurot). Lisaks rahalisele auhinnale saavad laureaadid Nobeli bareljeefiga kuldmedali ja diplomi.
Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa


















