Skip to content
reklama

NEUTRINA: Ty „NEJPODIVNĚJŠÍ“ částice ve vesmíru

Od počátku pouhého uvažování o nich byly neutrina považovány za vskutku prazvláštní částice. Jejich fascinující vlastnosti vědci i v současné době spíše jen tuší, než aby si jimi byli jisti. Dá se tedy předpokládat, že nám v budoucnu teprve ukážou, co vše umí.

Charakterizace oscilací neutrin je proto jednou z nejvyšších priorit dnešní fyziky. Foto: Kestrel / Creative Commons / CC-BY-SA-4.0

Neutrina, obecně označovaná jako částice duchů přírody, jsou fermiony, které v roce 1931 poprvé postuloval Wolfgang Pauli, aby vysvětlil zachování energie, hybnosti a rotace při rozpadu beta. Ode dne svého objevu dokonale matou výzkumníky pro své jedinečné vlastnosti.

Přestože jsou v přírodě poměrně hojná, stále nejsou zcela pochopena, a to ani po více než 90 letech.

Kuchyňská váha nestačí

Přechody mezi třemi různými typy neutrin – elektronovým, mionovým a taunovým – se dají podle všeho vysvětlit pouze za předpokladu, že neutrina mají nenulovou klidovou hmotnost.

blank
„Pokud dochází k velkému narušení symetrie nábojové parity v tom, jak neutrina a antineutrina interagují, pak za určitých předpokladů, které mohou vysvětlit, proč žijeme ve vesmíru, kde dominuje hmota. Opravdu potřebujeme změřit, zda neutrina a antineutrina oscilují odlišně,“ uvedl Or Hen z Massachusetts Institute of Technology. Foto: DmitTrix / Creative Commons / CC-BY-2.0

Aby mohli vědci s neutriny pracovat musí je nejprve zachytit, k tomu však potřebují znát mnoho informací, jednou z nich je například hmotnost. Dosud se totiž předpokládalo, že jsou neutrina nehmotná – nejsou.

K určení hmotnosti posloužil mezinárodní projekt KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino experiment), který je instalován v Karlsruhe Institute of Technology (SRN). Přesné údaje však budou známy až během několika let.

Prozatím se předpokládá, že hmotnost nejlehčího neutrina je 0,086 eV.

Není Duna jako DUNE

Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) je špičkový mezinárodní experiment pro vědu o neutrinech a studie rozpadu protonů. Objevy za poslední půlstoletí postavily neutrina, nejhojnější částice hmoty ve vesmíru, do centra pozornosti pro další výzkum několika základních otázek o povaze hmoty a vývoji vesmíru – otázek, na které se bude DUNE snažit odpovědět.

DUNE se bude skládat ze dvou detektorů neutrin umístěných v nejintenzivnějším svazku neutrin na světě.

blank
Bohužel, neutrina je notoricky obtížné detekovat kvůli jejich extrémně slabé interakci s hmotou. Jednotlivé detektory jsou obvykle kalibrovány svazky neutrin, která však vznikají pouze rozpadem částic – jenž je ze své podstaty náhodný –, takže vytvoření monoenergetického svazku neutrin je nemožné. Foto: LeicesterChris / Creative Commons / CC-BY-SA-4.0

Jeden detektor bude zaznamenávat interakce částic v blízkosti zdroje paprsku ve Fermi National Accelerator Laboratory v Batavia v Illinois. Druhý, mnohem větší detektor bude instalován více než kilometr pod zemí v Sanford Underground Research Laboratory v Lead v Jižní Dakotě – 1300 kilometrů po proudu od zdroje.

Tyto detektory umožní vědcům hledat nové subatomární jevy a potenciálně změnit naše chápání neutrin a jejich role ve vesmíru.

Budou detektory přesné?

Nový výzkum, využívající elektrony místo neutrin, ukazuje, že modely používané k rekonstrukci energie přicházejících neutrin obvykle dávají špatné odpovědi. Výzkumníci tvrdí, že práce poukazuje na dobře známé mezery v teorii interakcí neutrin a jader a že zlepšení této teorie je zásadní, pokud mají detektory neutrin nové generace, jako je Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) v USA a Hyper-Kamiokande v Japonsku, plně využít svůj potenciál.

Studium oscilací neutrin nadále poskytuje vzrušující fakta fyziky nad rámec Standardního modelu částicové fyziky.

blank
To činí kalibraci příchozího toku na detektoru při každé energii v šířce detekčního pásma neproveditelnou. Foto: SimonWaldherr / Creative Commons / CC-BY-SA-4.0

Standardní model původně nepředpovídal, že neutrina mají hmotnost, ale jak experimenty s urychlovačem, tak astronomická pozorování jasně prokázaly, že neutrina mohou při svém šíření periodicky měnit typ mezi elektronovými, mionovými a tau neutriny.

Tato oscilace neutrin je možná pouze tehdy, pokud mají neutrina hmotnost, čímž se mění standardní model.

Foto: Úvodní foto: Ank gsx / Creative Commons / CC-BY-SA-4.0
Právě v prodeji
reklama
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Věda a technika
Zobrazit více …

Nenechte si ujít další zajímavé články