CENTRUM.CZ > Techzpravy.cz > 31. 7. 2025, 18:45

Nevidíte je, necítíte je. Ale bez nich byste nepochopili vůbec nic

Sdílet

Celé roky jsme si mysleli, že k zachycení tzv. částic duchů potřebujeme obří komplikovaná zařízení. Nedávno se ale vědcům povedlo nemožné – zachytit tyto částice pomocí přístroje, který by se vám vešel do batohu.

Zdroj: sakkmesterke / Depositphotos

Několik tisíciletí po atomistech starověkého Řecka stále nevíme, zda existují nedělitelné části naší reality. Částice, které se naopak neskládají z jiných částic. Neutrina každopádně patří do té rodiny částic, které jsou, pokud víme, elementární: nejsou složeny ze souboru více základních prvků. Za normálních okolností se ke studiu různých subatomárních částic, které tvoří naši realitu, musíme uchýlit k velkým urychlovačům, jako je ten ve slavném CERNu, který je schopen dodat částicím obrovské energie, aby odhalil jejich nejzákladnější složky.

Neutrina jsou však obzvláště nepolapitelná. Vyžadují jiné a někdy mnohem objemnějšítechnologie než největší urychlovač částic v historii. Tedy alespoň prozatím, protože skupina vědců právě objevila novou techniku jejich detekce, která vyžaduje pouze tříkilogramové zařízení, stejné jako velká čivava. Tedy mnohem méně než detektor IceCube, který využívá vodní sloupec o poloměru 1 km a hloubce 2,5 km. Zní to opravdu velkolepě, a také je, ale možná ne pro to, co si představujete.

Částice duchů

Neutrina jsou opravdu zvláštní částice. Ve vakuu se pohybují téměř rychlostí světla a jejich hmotnost je tak směšně malá, že mohou procházet celými planetami, aniž by s nimi interagovala. Ve skutečnosti za jednu sekundu projde každým centimetrem čtverečním naší kůže 60 miliard neutrin, která na nás nezanechají žádnou stopu. Jsou tak lehká, že je gravitace nedokáže ohnout, takže nabízejí velmi zajímavý potenciální zdroj informací pro astronomii, protože pokud zjistíme úhel, pod kterým k nám doletí, můžeme snadno odvodit, z jaké části vesmíru pocházejí.

Mohlo by vás zajímat: Co způsobilo zemětřesení v Rusku a Tichomoří a jak se vyvarovat podobným případům

Video k článku ZDE

Zdroj: Youtube.com

A pokud vám to nestačí, neutrina dostala své jméno proto, že nemají elektrický náboj. To znamená, že se také netřepí, když procházejí elektrickým nebo magnetickým polem. Při jejich detekci se tedy vědci spoléhají na pravděpodobnost. Pokud na jedno místo umístíte dostatečné množství hmoty a budete ji dostatečně dlouho pozorovat, jedno z těch milionů a milionů neutrin nakonec interaguje natolik, že se stane něco zvláštního. V tu chvíli vyzařuje namodralé světlo známé jako Čerenkovovo záření, a pokud je hmota, s níž interagovalo, průhledná, může se toto záření dostat až k fotoelektrickým detektorům. Přibližně takto fungují detektory neutrin, a proto se používají velké masy vody, která je hustá, levná a průhledná. Některé z nich jsou koule o průměru 40 metrů a 50 000 tun vody, zatímco jiné jsou mnohem větší a používají led z Antarktidy (jako IceCube) nebo ze samotného Středozemního moře (jako Antares).

Skromnější alternativa

To, co právě navrhla skupina vědců z Institutu Maxe Plancka v článku publikovaném v časopise Nature, by mohlo být revoluční, i když s výhradami. Poprvé potvrdili efekt předpovězený v roce 1974, že neutrina mohou mírně pohnout atomem, pokud se s ním srazí. Dotyčný jev je znám jako „koherentníelastickýrozptyl neutrina a jádra“a je mnohem složitější, než by se mohlo zdát z našeho zjednodušení v předchozím odstavci. V každém případě jej studie testovala v jaderném reaktoru, který je jedním z hlavních umělých zdrojů antineutrin, jež známe. A pro naše účely se zde antineutrino chová jako neutrino.

Dotyčný detektor se nazývá „CONUS+“ a byl umístěn pouhých 20,7 metru od aktivní zóny reaktoru po dobu 119 dní. Každou sekundu během této doby prošlo každým centimetrem čtverečním přijímače 10 milionů milionů milionů neutrin (160krát více, než kolik jich projde naší kůží). Výsledek? Přijímač CONUS+ zachytil se svou tříkilogramovou hmotností 395 neutrinových signálů (106 nahoru 106 dolů), což odpovídá teoretickým předpovědím.

Klíčový je obsah přijímače. CONUS+ obsahuje polovodiče vyrobené z chemického prvku „germanium“, jehož jádra se zdají být obzvláště citlivá (v relativním vyjádření) nakoherentníelastickýrozptyl neutrin a jader. Tyto velmi slibné výsledky však zdaleka nenabízejí alternativu k tradičním detektorům. Nicméně nám ukázaly nový nástroj, s nímž lze budovat budoucí technologie. Nástroj, o jehož existenci jsme ani nevěděli a který nás nutí přemýšlet, kolik toho ještě musíme objevit.

Budoucnost detekce neutrin

Průlom v detekci neutrin by mohl mít významné důsledky v několika oblastech vědy. Například v astrofyzice mohou neutrina poskytnout cenné informace o kosmických událostech, jako jsou supernovy a srážky neutronových hvězd. A ve fyzice částic by nám lepší pochopení neutrin mohlo pomoci vyřešit některé z nejhlubších záhad vesmíru, jako je povaha temné hmoty a asymetrie mezi hmotou a antihmotou ve vesmíru.

Video k článku ZDE

Zdroj: Youtube.com

Vývoj menších a účinnějších detektorů, jako je CONUS+, by mohl usnadnit instalaci více detektorů na více místech, což by umožnilo lepší triangulaci zdrojů neutrin a podrobnější pochopení vesmírných jevů. Kromě toho se zmenšením velikosti a nákladů na detektory otevírá možnost provádět experimenty na dříve nepřístupných místech, jako je vesmír nebo hlubiny oceánu.