Odkrycie naukowe: ścieżki na bezdrożu

    Zazwyczaj, po odkryciu naukowym, okazuje się, że niezliczone rzesze i innych uczonych, miało ten sam, słuszny! pomysł, ale: 1) nie mieli pieniędzy na jego realizację, 2) nie mieli warunków, 3) przeszkadzano im, 4) a czasem to nawet sam noblista im to podkradł. Dziwnie się składa, że najwięcej pomysłów, największych naukowców, które mają, jest zazwyczaj błędnych. Tak było z Roentgenem, tak było z państwem Curie.

    Henri Becquerel odkrywa 1896 roku, że sole uranu emitują niewidzialne i przenikliwe promienie, które mają m.in. właściwość rozładowywania ciał naelektryzowanych. Zajmuje się nowym zjawiskiem przez rok, po czym nie będąc w stanie uzyskać nowych rezultatów porzuca to zagadnienie.
Maria Curie, w ramach pracy doktorskiej buduje aparaturę do precyzyjnych pomiarów słabych prądów elektrycznych, co umożliwi pomiary ilościowe, a nie tylko jakościowe promieniotwórczości. Badając różnego rodzaju minerały z paryskiego muzeum historii naturalnej odkrywa, że niektóre z minerałów uranu wykazują wyższą aktywność niż sam uran. W konsekwencji Maria i Pierre Curie odkrywają (jako efekt uboczny) polon i rad.

    Poszukują oni jednocześnie wyjaśnienia natury nowego zjawiska. Maria Curie wymienia możliwe hipotezy w swoim artykule w 1899 roku:

  1. promieniowanie jest fosforescencją o długim czasie zaniku, wywoływaną przez światło, choć jest to hipoteza mało prawdopodobna,
  2. promieniowanie jest emisją materii z substancji radioaktywnych, w wyniku czego zmniejsza się ich masa,
  3. promieniowanie jest emisją wtórną, tak jak ma to miejsce w przypadku promieni Röntgena; promieniowanie pierwotne wywołujące promieniotwórczość przenika całą materię, a jest absorbowane tylko przez atomy ciężkie, jak uran i tor,
  4. promieniowanie powstaje z absorpcji ciepła z otoczenia, na przekór zasadzie Carnota.

    Dziś wiemy, że słuszny jest jedynie wniosek 2) i może trochę 1) : promieniowanie a i b to strumienie cząstek wyrzucanych z jąder atomowych a promienie g to swego rodzaju luminescencja wzbudzonego jądra.

    Ale "polowanie na neutrina", najbardziej przenikliwe "promieniowanie", wszechobecne na Ziemi (w każdej sekundzie, każdy centymetr kwadratowy naszego ciała jest przeszywany przez 1011 neutrin) odbywa się w myśl zasady nr 3) - szukając (specyficznych, jak 71Ga) atomów, które zaabsorbowały neutrino i zamieniły się w inny atom*. Zasada 4) natomiast wraca raz po raz z nowymi pokoleniami konstruktorów perpetuum mobile drugiego rodzaju.

*Pytaniem nurtującym od dawna fizyków jest pytanie jaka jest masa neutrino. Ma to szczególne znaczenie w teorii grawitacji i kosmologii. Od całkowitej masy Wszechświata zależy jego przyszłość i ewentualna masa neutrin stanowiłaby poważny udział w jego masie całkowitej. Problemem w eksperymentach z udziałem neutrin jest fakt, że neutrina przenikają przez materię niemalże bez żadnego oddziaływania. Prawdopodobieństwo zaistnienia oddziaływania jest na tyle małe, że wymaga użycia niezwykle skomplikowanych eksperymentów, które w efekcie rejestrują kilka - kilkanaście neutrin.
W chwili obecnej przeprowadzanych jest kilka różnych typów eksperymentów:

  1. Wykorzystanie reakcji jądrowej pomiędzy jądrem galu 71Ga i neutrinem 71Ga(νe,e-)71Ge.
    Ga jako detektor neutrin charakteryzuje się stosunkowo niską energią progową (233keV) oraz stosunkowo dużym przekrojem czynnym na absorpcję neutrina (do 5,84 10-46 m2). Otrzymany w wyniku reakcji 71Ge jest radioaktywny i ulega rozpadowi przez absorpcję elektronu (proces odwrotny do wychwytu neutrina słonecznego). Czas połowicznego rozpadu wynosi 16 dni, tak więc Ge jest akumulowany w zbiorniku aż do osiągnięcia równowagi atomów produkowanych przez oddziaływania z neutrinami i ulegającymi rozpadowi. W czasie trwania pomiaru w zbiorniku (zawierajacym 101 t GaCl3 - w tym 30 t czystego Ga, dla eksperymentu Gallex)pojawia się ok. 10 atomów 71Ge.

    © GK