Neutrino je jednou z nejvíce nepolapitelných částic ve vesmíru, hned po supertajemné temné hmotě. Účastní se slabé jaderné interakce a jsou zodpovědné za jadernou fúzi a rozpad. Kdykoli se stane něco jaderného, jsou tam neutrina. Například jádro Slunce je obří jaderná fúzní reakce, takže samozřejmě produkuje poměrně hodně neutrin. Vědci tvrdí, že kdybyste mohli držet palec až ke Slunci, každou sekundu by vaším nehtem prošlo přibližně 60 miliard neutrin. Neutrina však interagují s hmotou tak zřídka, že i když jich každou sekundu projdou vaším tělem biliony a biliony, celkový počet neutrin, která ve skutečnosti zasáhne vaše tělo, není během vašeho života větší než jedna.
Neutrina jsou tak strašidelná, že po celá desetiletí fyzici předpokládali, že tyto částice nemají vůbec žádnou hmotnost a cestují vesmírem rychlostí světla. Nedávné studie prokázaly, že neutrin je málo, ale jsou důležitá. Přesné množství hmoty je předmětem aktivního vědeckého výzkumu. Existují tři typy neutrin: elektronové neutrino, mionové neutrino a tau neutrino. Každé se podílí na různých typech jaderných reakcí a bohužel všechny tři typy neutrin mají záhadnou schopnost měnit identitu, když cestují.
Hmotnost neutrin nemá žádné vysvětlení ve standardním modelu částicové fyziky, naší současné a nejlepší teorii základních interakcí. Fyzici by tedy chtěli udělat dvě věci: změřit hmotnosti tří typů neutrin a pochopit, odkud tyto hmotnosti pocházejí. To znamená, že musí provádět mnoho experimentů.
Experiment Kamiokande v Japonsku například umožnil detekovat neutrina emitovaná supernovou 1987A. K tomu potřebovali nádrž s více než 50 XNUMX tunami vody. Neutrinová observatoř IceCube v Antarktidě se rozhodla zvýšit laťku. Tato observatoř se skládá z pevného krychlového kilometru ledu na jižním pólu s desítkami řetězců přijímačů velikosti Eiffelovy věže ponořených kilometr do ledu. Po deseti letech provozu IceCube detekoval některá z nejúčinnějších neutrin v historii a podnikl první kroky k nalezení jejich původu.
Zajímavé také:
- První částice ve vesmíru byly znovu vytvořeny. Upozornění na spoiler: vypadají divně
- Ukrajinští fyzici se podíleli na objevu nové elementární částice – oderonu
Proč Kamiokande i IceCube používají tolik vody? Vědci tvrdí, že detektorem neutrin může být velký kus téměř čehokoli, ale ideální je čistá voda. Když se jedno z bilionů neutrin procházejících kolem srazí s náhodnou molekulou vody, vyšle krátký záblesk světla. Observatoře obsahují stovky fotoreceptorů a čistota vody umožňuje těmto detektorům velmi přesně určit směr, úhel a intenzitu záblesku (pokud by voda obsahovala nečistoty, bylo by obtížné rekonstruovat, odkud záblesk pochází. objem).
Tyto studie jsou vhodné pro hledání běžných, „každodenních“ neutrin. Ale nejenergetickejší neutrina jsou extrémně vzácná – a jsou nejvíce fascinující a zajímavá, protože je mohou způsobit pouze největší obří události ve vesmíru.
Bohužel veškerá síla IceCube po deseti letech pozorování dokázala zachytit jen hrstku těchto supervýkonných neutrin. Tým z iniciativy Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) navrhl přeměnit izolovaný, ale obrovský kus Tichého oceánu na detektor neutrin. Předpokládá se, že dlouhé, kilometr dlouhé řetězce fotodetektorů budou spuštěny na dno oceánu, k nimž budou připevněny plováky, takže detektory budou stát ve vodě svisle jako obří mechanické řasy.
V současné době design P-ONE obsahuje sedm 10-strunných clusterů, z nichž každý obsahuje 20 optických prvků. Jedná se celkem o 1400 fotodetektorů plovoucích v Tichém oceánu ve vzdálenosti několika kilometrů. Když neutrina zasáhnou oceánskou vodu a provedou malý záblesk, detektory ji budou moci sledovat.
Ale Tichý oceán není ani zdaleka čistý, kolem plave sůl, plankton a všemožný rybí odpad. Tím se změní chování světla mezi vlákny, což znesnadní přesné měření. Vědci proto poznamenali, že experiment bude vyžadovat neustálou kalibraci, aby se upravily všechny proměnné a spolehlivě sledovala neutrina. Tým P-ONE na tom ale pracuje a už plánuje vytvořit menší dvoustreamové demo jako důkaz konceptu.
Přečtěte si také:
- Astrofyzici poprvé vystopovali sloučení neutronových hvězd a černých děr
- Nově objevená hybridní částice by mohla způsobit revoluci v elektronice