reklama

Ledová kostka loví neutrina

icecube Foto: icecubeFoto: All

Dalekohled si většina lidí představí jako tubus, nebo konstrukci, na jejímž dně sídlí větší či menší zrcadlo nebo čočka. Člověka tak překvapí, že dalekohledem v jistém slova smyslu, mohou být i tyče zatavené hluboko do ledu v Antarktidě. Seznamte se s Ice Cube.

Ice cube je experiment nacházející se v blízkosti jižního pólu, na Amundenově - Scottově stanici. Sestává se z tyčových detektorů zapuštěných do ledu až do hloubky 2820 metrů.

Tyčí je dohromady 86 a každá z nich má 60 senzorů. Ty předávájí informace na povrch, kde se nachází s nimi korespondující senzory. Celý experiment zabírá kubický kilometr antarktického ledu. Narozdíl od tradičních dalekohledů, Ice Cube nechytá fotony (tedy světlo), ale neutrina - neutrální částice pohybující se téměř rychlostí světla, neinteragující se skoro žádnou hmotou. Právě to, že neutrina nerada interagují, nám ztěžuje jejich detekci.

Zatímco foton se jednoduše nechá odrazit zrcadlem dalekohledu tam, kam potřebujeme, neutrina si dalekohledem prostě projdou. Nicméně pokud neutrino projde ledem nebo vodou, může vytvořit nabité částice (elektrony, muony nebo tau). Pokud má nově vytvořená nabitá částice dostatečnou energii, může se v ledu pohybovat nadsvětelnou rychlostí (tohle je opravdu možné, protože jedinou skutečně nepřekonatelnou rychlostí je rychlost světla ve vakuu, v ledu je rychlost světla nižší) a generovat takzvané Čerenkovovo záření (běžně je pozorovatelné třeba ve vodních nádržích moderující jaderné reaktory, jedná se o lehce namodralé záření).

To je detekovatelné ve fotonásobičích, ze kterých se sestává Ice Cube. A právě to je způsob jakým ‘chytáme’ neutrina. Má to ale jeden háček, takto můžeme chytat jen ta nejenergetičtější neutrina a těch není mnoho.

CherenkovCherenkov

Namodralé Čerenkovovo záření v blízkosti reaktoru. Zdroj Matt Howard, Idaho National Laboratory.

 

V celé detektci neutrin je ještě jeden zádrhel, zatímco nás zajímají neutrina, která pocházejí ze zdrojů mimo Zemi (výborným adeptem jsou kupříkladu neutrina vznikající při výbuchu supernovy), v zemské atmosféře mohou muony a neutrina vznikat také - a ty z astronomického hlediska až tak zajímavé nejsou. Jak je rozlišit? A je to vůbec možné?

Hlavní nápovědou je energie neutrin. Pokud je poměrně nízká, znamená to, že jsme pravděpodobně ulovili částici vzniklou v atmosféře. Ze všech částic ulovených detektorem Ice Cube za dobu jeho existence (od roku 2010, dokončen byl 2012), bylo nalezeno pouze 28 částic, jejichž původ je pravděpodobně mimozemský, tedy vědecky řeřeno, mají energii nad 30 TeV. Energie ale není jediná věc, co umí rozhodnout o původu, naopak i netrina z nižší energií mohou být mimozemského původu, jen je to statisticky méně pravděpodobné. Energie je jen dobrým předvýběrem. Výhoda Ice Cube je, že se jedná o 3D detektor a umí tak zjistit, signál z částice byla kónická sprška a nebo jednoduchá linie. Atmosférická neutrina neumí tvořit spršky, takže máme další indicii. Po prozkoumání obou parametrů byla v listopadu 2013 publikována studie, která poprvé za celou existenci experimentu potvrdila detekci mimozemských neutrin. Sice jen dvaceti osmi, ale detekovaných. Vyvstává otázka, odkud se berou?

Odkud letí neutrino?

Aby vědci mohli odhadnout původ neutrin, vykreslili směr, ze kterého se k nám dostaly, na projekci oblohy. Zjistili kupříkladu, že většina neutrin přišla do detektoru ‘od jihu’. To je ale jednoduše vysvětlitelné tím, že Země samotná se chová jako dobré stínidlo a blokuje ‘severní neutrina’. Poměrně dost neutrin přišlo ze směru do centra galaxie. To by mohlo být vysvětleno přítomností supermasivní černé díry v centru naší galaxie, která neutrina potenciálně produkuje. Zdrojů, které ‘generují’ neutrina je ale mnohem více, od vzdálených galaxií, po supernovy. Na potvrzení rodokmenu neutrina zatím stále čekají, nicméně výhled neutrinového výzkumu je víc než slibný.

neutrinaneutrina

neutrina: Z těchto směrů, vyprojektovaných na oblohu k nám přišla detekovaná neutrina. Linie protínající elipsu uprostřed je nebeský rovník. Největší shluk neutrin je právě pod ním, nalevo, kde se nachází směr do centra galaxie. Zatím je detekovaných neutrin tak málo, že to statisticky nic neznamená. Zdroj The IceCube collaboration.

Jana Poledniková

První pražské slůně živě ze ZOO Praha
TV PROGRAM
DNES V TVHitlerova jaderná bomba Foto:
20.00
DNES V TVStrážci nebes Foto:
21.10
DNES V TVAutosalon Foto:
20.15
DNES V TVOhnivý kuře Foto:
20.15
DNES V TVdavinci 1. díl - Obrázek 3 Foto:
21.35

reklama

\n