RZECZ O ... dodatek do gazety Rzeczpospolita z 19 października 2004 r.

Neutrina działają na wyobraźnię fizyków. Są jak kapryśne primadonny, które bardzo trudno namówić na występ, ale jeśli się to uda, to spektakl jest wspaniały.

Po raz pierwszy pojawiły się na scenie w 1930 roku, kiedy Wolfgang Pauli zaproponował ich istnienie, aby ratować prawo zachowania energii w jądrowych rozpadach. Niezwykły start jak na czasy, kiedy metodologia nauk przyrodniczych nie szanowała hipotez. Nic więc dziwnego, że Pauli w swym słynnym liście do "Drogich Radioaktywnych Pań i Panów" propozycję istnienia nowych, bardzo lekkich cząstek neutralnych nazwał "desperackim pomysłem".

Neutrina oddziałują wyłącznie słabo. Ich przekrój czynny na oddziaływanie jest tak mały, że neutrino przeleciałoby w wodzie odległość porównywalną z grubością dysku Galaktyki. Wobec tego eksperymentalne badania neutrin wymagają ogromnych detektorów i intensywnych źródeł neutrin. Fizycy dość wcześnie nauczyli się budować wiązki tzw. neutrin akceleratorowych. Pierwsze wiązki neutrinowe zbudowane zostały na początku lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku w Brookhaven National Laboratory w USA i w CERN.

Fizyka neutrin stała się jednym z sztandarowych kierunków badań CERN. Przez długie lata podstawowymi detektorami neutrin były komory pęcherzykowe. Na trwałe do historii fizyki cząstek zapisała się CERN-owska komora Gargamelle, za pomocą której w 1973 roku odkryto prądy neutralne.

W drugiej połowie lat siedemdziesiątych akcelerator SPS otworzył drogę do wytwarzania intensywnych wiązek neutrin o znacznie wyższych energiach. Z tego okresu pochodzą pierwsze eksperymenty z udziałem Polaków. Z inicjatywy T. Coghena fizycy krakowscy uczestniczyli w naświetlaniach neutrinami największej w historii CERN komory pęcherzykowej BEBC (skrót od nazwy Big European Bubble Chamber). Z kolei od wizyty w CERN Adama Pary rozpoczął się udział grupy warszawskiej w badaniach oddziaływań neutrin.

Dla młodego stażysty, CERN w końcu lat 70. był miejscem wyjątkowym. Właśnie rozpoczęło się kilka nowych eksperymentów - m.in. gigantyczny przekładaniec płyt stalowych i liczników scyntylacyjnych CDHS (od nazwy współpracy CERN-Dortmund-Heidelberg-Saclay). Szczęście było zupełne, gdy okazało się, że Warszawa może dołączyć do eksperymentu, który odtąd zaczął się nazywać CDHSW. Udało się znaleźć polskie fundusze na budowę aparatury do nowej fazy doświadczenia. Współpracownicy z Dortmundu i Heidelbergu dostarczyli niektórych części i materiałów. Technicy z warsztatów na Hożej z ogromnym entuzjazmem rozpoczęli produkcję liczników scyntylacyjnych, które później mieli okazję instalować w nowym detektorze budowanym w CERN. Warszawscy elektronicy dołożyli cegiełkę do elektroniki odczytu. Nawet polskie huty miały swój udział: ZAMECH odlewał wielkie płyty żelazne służące jako osłony przed promieniowaniem.

Eksperyment CDHSW prowadził precyzyjne pomiary struktury nukleonu i parametrów słabych oddziaływań. Były też poszukiwania nowych efektów: oscylacji neutrin i wcześniej nieobserwowanych źródeł neutrin elektronowych. Z tematyki neutrinowej powstawały w Warszawie prace doktorskie i habilitacyjne. Eksperymenty CDHS-CDHSW na trwałe wpisały się do historii badań słabych oddziaływań.

Lata dziewięćdziesiąte stały pod znakiem poszukiwań oscylacji neutrin. Po ogłoszeniu ich odkrycia dla neutrin atmosferycznych w eksperymencie SuperKamiokande w 1998 roku w światowej fizyce cząstek zawrzało. W szczególności rozpoczęła się poważna dyskusja na temat przyszłości CERN-owskiej fizyki neutrin, której patronował komitet naukowy SPSC. Zakończyła się ona decyzją o budowie wiązki neutrin CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso), która przesyłana będzie z CERN na odległość 730 km do detektorów eksperymentów OPERA i ICARUS w podziemnym laboratorium Gran Sasso.

Program CNGS wbudził zainteresowanie w Polsce. Zaczęły się wzajemne kontakty fizyków z różnych ośrodków.

Postanowiliśmy dołączyć do któregoś z eksperymentów proponowanych dla programu CNGS jako jedna polska grupa (obecny, ponaddwudziestoosobowy polski zespół tworzą fizycy i inżynierowie z Katowic, Krakowa, Warszawy i Wrocławia). Po długich dyskusjach wybraliśmy eksperyment ICARUS (skrót od Imaging Cosmic Rays And Rare Underground Signals) ze względu na szeroki program badawczy, obejmujący nie tylko neutrina akceleratorowe, ale też neutrina atmosferyczne, słoneczne czy z wybuchu supernowej. Związane to jest z możliwościami detektora, bazującego na wielkich komorach projekcji czasowej, wypełnionych ciekłym argonem. W czerwcu 2000 roku złożyliśmy oficjalną prośbę o włączenie polskiej grupy do współpracy ICARUS.

Od tego czasu wiele już udało nam się zrobić dla tego eksperymentu. Powstało kilka prac magisterskich, kilka prac doktorskich jest w toku. Czekamy na instalację w Gran Sasso pierwszych dwu modułów detektora, co ma nastąpić pod koniec 2004 roku.

ADAM PARA, FERMI NATIONAL LABORATORY
AGNIESZKA ZALEWSKA, INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ IM. H. NIEWODNICZAŃSKIEGO PAN