Нобелевскую премию по физике дали за осцилляции нейтрино

Сегодня в Стокгольме объявили лауреатов Нобелевской премии по физике 2015 года. 109-я премия вручена Такааки Кадзита и Артуру МакДональду «за открытие осцилляций нейтрино, что показывает, что у нейтрино есть масса».

Открытие было сделано на двух детекторах — Супер-камиоканде (Япония) и нейтринной обсерватории в Садбери (Канада). На первом из них физики под руководством Такааки Кадзита получили экспериментальное подтверждение того факта, что нейтрино, рождающиеся в атмосфере, меняют свой аромат между двумя типами. Группа ученых под руководством Артура МакДональда показала аналогичный факт для солнечных нейтрино, используя обсерваторию в Садбери.

Нейтрино представляют собой чрезвычайно легкие частицы, первоначально считалось, что они не имеют массы. На них оказывает влияние лишь гравитация и слабое взаимодействие (последнее проявляется лишь на очень малых масштабах, характерные расстояния значительно меньше диаметра ядра атома). У нейтрино известны три различных аромата (флейвора) — тау, электронное и мюонное, причем возможны осцилляции, изменяющие этот аромат.

Осцилляции происходят во время полета частицы  — она эволюционирует и переходит в другое флейворное состояние: полностью или частично. Так, например, если в результате некоторого процесса появилось нейтрино с мюонным флейвором, то на детекторе, пролетев несколько километров, оно может проявить себя уже как электронное нейтрино. У этого перехода есть строго определенная периодичность.

Открытие свойств нейтрино положило начало новой области научных исследований — нейтринной астрономии. Поскольку нейтрино могут перемещаться в пространстве не взаимодействуя с материей на десятки световых лет, они несут в себе информацию о ядерных реакциях, произошедших на огромных расстояниях от нас. С их помощью ученые надеются заглянуть внутрь взрывов сверхновых.

На сегодняшний день существует несколько экспериментов, исследующих космические нейтрино. Одним из них является IceCube, расположенный под станцией Амундсена-Скота на южном полюсе. Он представляет собой более 80 гирлянд из детекторов, находящихся на глубине от полутора до двух с половиной километров. Гирлянды окружают собой объем льда в один кубический километр, который и выступает в роли «уловителя» для нейтрино.

В 2014 году Нобелевская премия по физике досталась японским инженерам — Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамура с формулировкой «за изобретение эффективных синих светодиодов, приведших к появлению ярких и энергосберегающих источников белого света».

Физики разработали метод выращивания полупроводниковых гетероструктур на основе нитрида галлия — «сендвичей», состоящих из нескольких различных слоев полупроводников, допированных различным образом. Высокую эффективность светодиоды получили благодаря хорошим оптическим свойствам полученного материала. Сейчас светодиоды на основе нитрида галлия используются в осветительных приборах, дисплеях и многих других устройствах.