Fizikai történelmi emlékhely

Fizikai történelmi emlékhely az MTA Atomki főépülete

Az Európai Fizikai Társulat (EPS - European Physical Society) a fizikai kutatások kiemelkedő jelentőségű történelmi emlékhelyévé (Historic Site) nyilvánította a Magyar Tudományos Akadémia Atommagkutató Intézetének főépületét. 1956 őszén ebben az épületben folytatta az intézetet megalapító Szalay Sándor és akkori doktorandusza, Csikai Gyula azokat a magfizikai kísérleteket, amelyekkel sikerült megerősíteniük a neutrínók létezését, és így igen jelentős mértékben hozzájárulni a modern fizika megalapozásához.

Az eredmények nemzetközi jelentőségének elismeréseként az Európai Fizikai Társulat a kísérletet méltató táblát avatott fel az MTA Atomkiban 2013. október 25-én. Az avatáson részt vettek a Magyar Tudományos Akadémia, Debrecen Megyei Jogú Város, a Debreceni Egyetem és az Eötvös Loránd Fizikai Társulat vezetői is. A tábla felavatását követően tudományos előadások hangzottak el az MTA Atomkiban végzett neutrínókísérletről, valamint a neutrínókutatás fontos kérdéseiről.

1930-ban W.E. Pauli feltételezte a neutrínó létezését, hogy a béta-bomlás során kibocsátott elektronok folytonos energiaeloszlását magyarázni tudja. Csak egy harmadik részecske kibocsátásával teljesülhet az impulzus- és az energiamegmaradás törvénye.

1934-re E. Fermi kidolgozta a béta-bomlás elméletét, amelyben a neutrínót tömeg és töltés nélkülinek feltételezte. A béta-bomlást okozó (gyenge) kölcsönhatás természete ebben az időben még ismeretlen volt.

1956-ban a neutrínó létezésének közvetlen módon történő kimutatását tették közzé F. Reines és C.L. Cowan. Kísérletükben béta-bomlás során atomreaktorban létrejött antineutrínók léptek kölcsönhatásba protonokkal, aminek következtében neutronok és pozitronok keletkeztek; a neutron befogódása és a pozitron annihilációja (megsemmisülése) közötti koincidencia (egybeesés) igazolta az antineutrínó kölcsönhatását.

1956-ban az Atomkiban Csikai Gyula és Szalay Sándor a szerény lehetőségek ellenére sikeresen igazolták a neutrínó létezését egy Wilson-féle expanziós ködkamra segítségével. A fényképes bizonyíték nemcsak egy egyedi atomi esemény megfigyelését teszi lehetővé, hanem a kibocsátott (anti)neutrínó szögeloszlásának mérését, így a kölcsönhatás természetének vizsgálatát is.

A ⁶He bomlása kivételesen előnyös a neutrínó visszalökő hatásának, azaz a neutrínó által elvitt hiányzó impulzusnak a megfigyelése szempontjából:

⁶He → ⁶Li + elektron + antineutrínó.

Tekintettel a ⁶He rövid felezési idejére (801 ms), egy sor technikai problémát kellett megoldani az előállítása, a ködkamrába történő bevitele és az előállítás időzítése, az expanzió (a ködkamra töltőgáza térfogatának hirtelen megnövelése) és a fényképfelvétel elkészítése során.

A béta-részecskék és a visszalökött atommag nyomvonalai görbületének méréséből, továbbá az elektronok (béta-részecskék) és az (anti)neutrínók szögkorrelációjából az energia- és az impulzusmérleg, valamint a kölcsönhatás fajtája meghatározható.

1956 végén készültek el az első értékelhető fényképek, az eredményeket 1957-ben publikálták. A felvételek számos alap fizikakönyvben megtalálhatók. A kísérletek során használt Wilson-féle expanziós ködkamra az Atomki főépületében van kiállítva; ebben az épületben zajlottak a kísérletek annakidején.

Az eredeti tudományos közlemény: