Fyzikové z laboratoře kdysi studovali vědu, která je pronásledovala
Danny Alcazar, archivář, National Security Research Center
Přestože Frederick Reines (na snímku dole) vynikal ve studiu literatury a historie a jeho vášní byla hudba a zpěv, jeden učitel viděl jeho potenciál ve vědě.
Tento učitel nabídl Reinesovi povzbuzení – a klíč od vědecké laboratoře, aby mohl pracovat, kdykoli se mu zachce. Na střední škole se Reinesovy známky z přírodních věd začaly neustále zlepšovat a jeho odpověď na dotaz v ročence ohledně jeho hlavní ambice zněla: „Být mimořádným fyzikem.“
O mnoho let později, když Reines v roce 1951 poprvé uvažoval o experimentu s detekcí neutrina, byla tato částice stále ještě poltergeistem – to znamená, že byla prchavým, ale strašidelným duchem ve světě fyzikální reality, jak uvádí zpráva laboratoře „The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist“. Vlastnosti neutrina byly sice odvozeny, ale pouze teoreticky – někdo musel ještě prokázat jeho reálnost.
Téměř o 45 let později byla Reinesovi udělena Nobelova cena za fyziku za rok 1995 za to, že odhalil takzvané částice duchů jaderných reakcí a rozšířil tak chápání vědců o základech fyziky.
Era projektu Manhattan
Reines nastoupil v roce 1944 do tehdy tajné laboratoře v Los Alamos, aby pomohl vytvořit první atomové bomby na světě. Pracoval pod vedením slavných fyziků Richarda Feynmana a Hanse Betheho.
V roce 1947 Reinese poprvé napadlo usilovat o důkaz neutrin (subatomární částice bez elektrického náboje a s velmi malou hmotností), což ho přimělo požádat o rezidenční volno. O desítky let později vzpomínal: „V roce 1951 jsem se po testech na atolu Eniwetok v Pacifiku rozhodl, že bych se opravdu rád věnoval základní fyzice. … Přestěhoval jsem se do zcela prázdné kanceláře a několik měsíců jsem zíral do prázdného bloku a hledal smysluplnou otázku hodnou celoživotní práce. Měsíce ubíhaly a jediné, co jsem dokázal z podvědomí vyhrabat, byla možná užitečnost bomby pro přímou detekci neutrin.“
Vidět duchy (částice)
Reines se vydal na cestu, aby dokázal, že neutrina skutečně existují. Inspiroval se dřívějšími zkušenostmi s výbušninami a rozhodl se pokusit se o pozorování nepolapitelného neutrina a přesvědčil svého kolegu z Los Alamos Clyda Cowana, aby se stal jeho spolupracovníkem.
Protože věděl, že atomové výbuchy emitují velké množství neutronů, které se pak rozpadají, uvažoval nejprve o použití jaderné bomby. Atomový výbuch by poskytl vynikající zdroj neutrin a šanci, že by se „částice ducha“ mohla stát viditelnou. To znamenalo postavit citlivý detektor a umístit jej do blízkosti atomové bomby. Jak ale postavit detektor, který by byl umístěn 100 metrů od „nejsilnějšího výbuchu způsobeného člověkem“ a přežil by?
Po mnoha experimentech se Reines a Cowan rozhodli použít jaderný reaktor v Hanfordu ve Washingtonu. Ten by jim poskytl kontrolu nad jadernou energií a umožnil by experiment opakovat. Tam by měli možnost provádět změny atomových jader, které by přinesly kolosální množství neutrin. Reines a Cowan pak byli schopni detekovat neutrina emitovaná z reaktoru záznamem jejich interakcí s protony v kapalném scintilátoru.
Projekt Poltergeist
V roce 1953 postavili Reines a Cowan v rámci projektu Poltergeist malý prototyp detektoru s názvem Herr Auge (německy Pan Oko) – pojmenovaný podle strašidelné povahy neutrin. Jednalo se o první významný experimentální vývoj, který přinesl statisticky významné výsledky.
Někdy po zahájení experimentů si byli jisti, že pozorovali volné neutrino, ale v roce 1955 Reines a Cowan přesunuli svou činnost do elektrárny Savannah River Plant, která měla pět štěpných reaktorů.
Reines a Cowan byli postaveni před kolosální výzvu: zachytit „nejasociálnější z částic“. V létě 1956 se jim to podařilo.
Nobelova cena za fyziku
Nedlouho po jejich objevu Cowan laboratoř v Los Alamos opustil a po něm i Reines, oba se věnovali pedagogické činnosti.
Teprve v roce 1995 obdržel Reines Nobelovu cenu za fyziku za svou a Cowanovu experimentální práci při detekci prvního neutrina, tzv. elektronového antineutrina. Cowan se však o cenu nepodělil, protože se neuděluje posmrtně (Cowan zemřel v roce 1974).
Reinesova Nobelova cena je v současné době vystavena v Bethe House v Los Alamos Historical Museum na Bathtub Row v centru Los Alamos.
Oficiální replika prestižní ceny je zapůjčena z Bradburyho muzea v laboratoři a je vystavena v National Security Research Center (NSRC), což je tajná knihovna laboratoře. Oficiální repliky vypadají stejně jako originály a jsou vyrobeny stejnými řemeslníky, ale jsou z bronzu se zlatou povrchovou úpravou, nikoli z ryzího zlata.