Obří IceCube zachytává neutrina
Velký neutrinový detektor s příznačným názvem IceCube Neutrino Observatory začal nedávno pracovat v Antarktidě. Díky obrovskému ledovému tělesu, které tvoří jeho neutrinový přijímač, zachytil v roce 2013 při jedné špičkové události 28 velmi slabě interagujících, avšak neobvykle vysokoenergetických neutrin, pohybujících se téměř rychlostí světla. Nyní zpracování těchto dat vyšlo v časopise Science.
Oněch 28 neutrin neslo dohromady energii o výši jednoho petaelektronvoltu (deset na osmnáctou eV), což zhruba odpovídá energii prudce nadhozeného baseballového míčku. Jde o mnohem větší “porci energie”, než dostávají např. svazky částic v urychlovači LHC v CERNu. Aby je astrofyzikové mohli zachytit, bylo třeba na Jižním pólu vytvořit obrovský detekční systém, sahající téměř do hloubky 3 kilometry, který monitoruje prudké záblesky modrého světla pocházející z jednoho krychlového kilometru ledové hmoty. Tyto specifické záblesky registruje přes 5000 digitálních optických modulů (DOM) vnořených do ledu pomocí 86 strun, ke kterým jsou tyto moduly připojeny jako korálky na niti. Záblesky vznikají ve chvíli, kdy neutrina prolétávající ledem zareagují s určitými nabitými elementárními částicemi, které se nacházejí v atomech uvnitř molekul vody. Občasným výsledkem této reakce je totiž vznik mionu, který v ledu při prudkém brzdění modře září.
Neutrina jsou velmi lehké částice, které s většinou hmotných částic reagují jen velmi slabě a na jejich cestě je prakticky nic neovlivní. Stejně to platí i naopak - neutrina nemají během své cesty vesmírem prakticky na nic vliv. Pravděpodobnost interakce neutrina s ostatními částicemi je velmi malá. Stávající neutrinové detektory proto disponují co největšími nádržemi "záchytné" látky. Celková frekvence detekcí neutrin v rozumném čase se tím zvyšuje.
Jak vzácné je případné zaznamenání neutrina? Například tělem každého z nás prochází za jedinou vteřinu asi 50 bilionů neutrin, ale většinou ani jedno z nich nereaguje s žádným atomem našeho těla. Neutrinový detektor proto zpravidla obsahuje desetimiliony litrů vody, ledu, minerálního oleje či jiné látky. Při průletu neutrina zde vzniká zpravidla specifický a krátký optický záblesk, který můžeme zvenčí zaregistrovat.
Většina takto odhalených neutrin kosmického původu pochází ze Slunce nebo z tzv. kosmického pozadí. V druhém případě jde o svědectví o velkém třesku. Pouze malá část jich z kosmu přiletí díky občasnému výbuchu supernovy. Astrofyzikové ale předpokládají, že velká část vysokoenergetických neutrin, která pocházejí z těch nejdramatičtějších gigantických procesů ve vzdáleném vesmíru, nám doposud unikala. Sprška 28 neutrin byla prvním průkazným případem podobných procesů, které se odehrávají mimo naši Sluneční soustavu, ať už jde o následek procesů spojených s aktivními galaktickými jádry, černými děrami nebo s kolapsy masivních objektů, které registrujeme hlavně jako záblesky záření gama. Směr, odkud vysokoenergetická neutrina přiletěla, se však prozatím kvůli jejich malému počtu určit nepodařilo.
Úlohou neutrinové observatoře IceCube je právě důkladná registrace podobných neutrinových spršek a proudů a eventuální vystopování jejich zdrojů ve vesmíru. Observatoř by měla fungovat a přinášet nové informace po dobu zhruba příštích 20 let. V jejím komplexu nyní pracuje asi 250 vědců a technických pracovníků.
Zdroje: ScienceDaily, IceCube, Science 2.0, Phys.Org, Phys.Org 2, Wired, AstroWatch, Youtube
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
