Tirsdag middag afslørede Nobelkomiteen i Stockholm, at japaneren Takaaki Kajita og canadieren Arthur B. McDonald deler Nobelprisen i fysik 2015 for opdagelsen af, at neutrinoer har masse.
- Det er fuldt fortjent, og det er også noget, der har været talt om de seneste mange år, siger Steen Hannestad, der er professor i teoretisk fysik på Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet og forsker i stjerner.
Forskningen inden for neutrinoer har betydning for, hvordan universet opfører sig.
Higgs-partiklen var forventet
Siden opdagelsen af Higgs-partiklen i 2012 har man snakket utrolig meget om dén, og forskerne bag opdagelsen fik også Nobelprisen i fysik i 2013.
- Men Higgs-partiklen er en del af partikelfysikkens standardmodel. Så den er så at sige helt forventet, siger Steen Hannestad til DR Viden.
- Neutrinoernes masse derimod er ikke en del af partikelfysikkens standardmodel, så derfor er den på sin vis den eneste evidens, vi har på nuværende tidspunkt på noget, der ligger ud over standardmodellen. Altså noget der peger i retning af en ny og dybere teori, siger han.
Tre typer neutrinoer
Der findes tre typer neutrinoer: elektronneutrino, myonneutrino og tauonneutrino, som alle er elementarpartikler. De tre typer har ikke elektrisk ladning og kan ikke vekselvirke med den stærke kernekraft.
Eksperimenterne måler, hvor mange neutrinoer, der kommer alle steder fra uanset kilden.
Vores primære kilde til neutrinoer er Solen. Der kommer 65 milliarder neutrinoer fra Solen per cm2 per sekund, som rammer og flyver igennem Jorden, uden at vi mærker, at de er her.
Derudover er der neutrinoer, der bliver produceret af kosmisk stråling. Det vil sige partikler, der rammer den øverste del af Jordens atmosfære, og når de henfalder, producerer de blandt andet neutrinoer.
Eksperimenter viste at der måtte være en masse
Nobelpris-vindernes forsøg skulle måle, om mængden af neutrinoer også passer med de teoretiske forudsigelser.
- Fx kan man måle mængden, der kommer fra Solen, fordi man forventer, at der kun kommer elektronneutrinoer fra Solen. Det er teoretisk meget velfunderet, og man kan beregne det med stor sikkerhed, siger Steen Hannestad.
Men ved eksperimenterne kunne man se, at der både kommer elektronneutrinoer og lige så mange af de to andre typer neutrinoer fra Solen.
- Det er umuligt at forstå fra et teoretisk synspunkt med mindre, at neutrinoer kan laves om, så elektronneutrinoer kan blive til en af de to andre typer undervejs. Og hvis det skal kunne lade sig gøre, kræver det, at neutrinoer har en masse, siger Steen Hannestad.
Tre tilstande der forvandles
Han mener, at man kan gøre det abstrakte mere konkret ved at tænke på, at når neutrinoen fødes, består den af tre forskellige kvantemekaniske blandinger, så den ikke har en bestemt masse, men består af noget masse fra hver af de tre forskellige tilstande.
De tre tilstande bevæger sig i forskellig hastighed. Så når neutrinoen når ned til Jorden, er sammensætningen en anden på grund af hastigheden af masserne er forskellig. Det svarer måske til en af de to andre typer neutrinoer.
En af de hyppigst forekomne partikler
Steen Hannestad arbejder med universet, hvor neutrinoer er nogle af de hyppigst forekomne partikler, der findes i universet. Det er kun lyspartikler (fotoner), der mere hyppigt forekomne.
- Så selv om neutrinoer har en lille masse, har de en enorm stor indflydelse på, hvordan universitet udvikler sig, siger han.
Hvis fx neutrinoernes masse var for ’stor’, kunne der ikke dannes galakser i universet.
- Men vi ville heller ikke selv være her, hvis neutrinoers masse var for stor, for så ville der ikke kunne dannes en struktur, der er nødvendigt for at danne stjerner og planeter. Så neutrinoer har en utrolig stor betydning for, hvordan universet opfører sig, siger han.
Nobelprisen er før givet til neutrino-forskere
Forskning inden for neutrinoer er tidligere også blevet belønnet med Nobelprisen i fysik, i 1995 og 2002.
I forbindelse med tildelingen i 2002 skrev professor Steen Hannestad en artikel om neutrinoen. Læs artiklen fra Aktuelt Naturvidenskab