Vědci zřejmě poprvé detekovali v urychlovači LHC nepolapitelná neutrina

Mezinárodnímu týmu Forward Search Experiment (FASER) se poprvé v historii podařilo na urychlovači v CERNu detekovat částice, které by mohly být neutriny.

Neutrina jsou základní částice, které poprvé věda předpověděla roku 1931. Tehdy fyzik Wolfgang Pauli popsal hypotézu, která ukazovala, že by měly existovat takové částice – a dokonce popsal, jak by měly vznikat. Jenže najít důkaz bylo mnohem složitější, podobně jako třeba u předpovědi černých děr. To se povedlo až o čtvrt století později.

Jenže od té doby je s neutriny stále problém – protože mají velice malou hmotnost (vědci dokonce dlouhou dobu uvažovali o tom, že by mohla mít hmotnost nulovou), dají se jen nesmírně obtížně detekovat. A už vůbec se je nedařilo objevovat při rozpadech částic v  urychlovačích, jaké jsou třeba v CERNu.

To se teď ale změnilo. Skupina fyziků totiž v odborném žurnálu Physical Review D popsala, že šest neutrinových interakcí pozorovali během experimentů roku 2018 – od té doby se pokoušeli pozorování ověřovat. Experiment proběhl ve Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v zařízení CERN poblíž Ženevy ve Švýcarsku.

„Před zahájením tohoto projektu nebyly na urychlovači částic pozorovány žádné známky neutrin,“ uvedl spoluautor studie profesor Jonathan Feng. „Tento významný průlom je krokem k hlubšímu pochopení těchto nepolapitelných částic a jejich role ve vesmíru.“

Podle něj objev učiněný během pilotního projektu poskytl jeho týmu dvě zásadní informace. „Zaprvé ověřil, jaká poloha je správným místem pro detekci neutrin z urychlovače,“ řekl Feng. „Zadruhé jsme prokázali, že právě emulzní detektor je vhodný k pozorování těchto druhů interakcí neutrin.“

Jak spatřit nespatřitelné

Přístroj se skládal z olověných a wolframových destiček střídaných vrstvami emulze. Během srážek částic na LHC některá z produkovaných neutrin narážejí do jader v hustých kovech a vytvářejí částice, které procházejí vrstvami emulze a vytvářejí stopy, které jsou po zpracování viditelné. Tyto otisky poskytují vodítka o energiích částic, jejich vůních a o tom, zda se jedná o neutrina nebo antineutrina.

Podle Fenga funguje emulze podobně jako fotografie v době před digitálními fotoaparáty. Když je film vystaven světlu, fotony na něm zanechávají stopy, které se po vyvolání filmu odhalí jako obrazce. Výzkumníci z FASERu byli podobně schopni pozorovat interakce neutrin po odstranění a vyvolání vrstev emulze detektoru.

„Poté, co tým FASER ověřil účinnost přístupu emulzního detektoru pro pozorování interakcí neutrin vznikajících na urychlovači částic, připravuje nyní novou sérii experimentů s kompletním přístrojem, který je mnohem větší a podstatně citlivější,“ řekl Feng. Zatímco pilotní detektor vážil asi 64 kilogramů, přístroj FASERu bude mít více než 2400 kilogramů a bude mnohem reaktivnější a schopnější rozlišovat jednotlivé druhy neutrin.

Od roku 2019 se Feng spolu se svými kolegy připravuje na provedení experimentu s přístroji FASER, který má zkoumat temnou hmotu na urychlovači LHC. Doufají, že se jim podaří detekovat takzvané temné fotony, což by vědcům umožnilo poprvé nahlédnout do toho, jak temná hmota interaguje s běžnými atomy a ostatní hmotou ve vesmíru prostřednictvím negravitačních sil.

„Vzhledem k výkonu našeho nového detektoru a jeho prvotřídnímu umístění v CERNu očekáváme, že v příštím běhu LHC, který začne v roce 2022, budeme schopni zaznamenat více než 10 tisíc neutrinových interakcí,“ uvedl spoluautor výzkumu David Casper. „Budeme detekovat neutrina s nejvyššími energiemi, která kdy byla vyprodukována z lidmi vytvořeného zdroje.“

Podle něj je FASER unikátní v tom, že zatímco jiné experimenty dokázaly rozlišit jeden nebo dva druhy neutrin, tento experiment bude schopen pozorovat všechny tři vůně a jejich antineutrinové protějšky. Casper uvedl, že v celé historii lidstva bylo pozorováno pouze asi 10 tau neutrin, ale očekává, že jeho tým bude schopen během příštích tří let tento počet zdvojnásobit nebo ztrojnásobit.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Parapsychologové v Československu proutky hledali uran a rukama rakovinu

V komunistickém Československu v 80. let minulého století fungovaly dvě laboratoře na výzkum parapsychologie, které byly placené z veřejného rozpočtu. Jednu z nich vedl Zdeněk Rejdák, druhou František Kahuda. Každý z nich měl k dispozici desítky externích spolupracovníků, léčitelů, lékařů nebo důlních expertů. Ti například pomocí proutků zkoumali, jaké typy rud se nachází v konkrétním dole, nebo se v nemocnicích snažili pomocí rukou diagnostikovat vážné nemoci, jako byla třeba rakovina, kterou pak léčili pomocí přírodních preparátů. Popsal to ve svém výzkumu Pavel Horák z Etnologického ústavu Akademie věd.
před 1 hhodinou

Lídři v oblasti AI čekají na „AIpokalypsu“. Obávají se hněvu veřejnosti

Ředitelé společností Anthropic, OpenAI a dalších firem zabývajících se umělou inteligencí (AI) v soukromí zvažují možné scénáře veřejné a politické vzpoury, k níž by mohlo dojít po katastrofické události spojené s AI – taková událost se někdy označuje jako AIpokalypsa. Očekávají rozsáhlou událost, pravděpodobně kybernetický útok znemožňující přístup k finančním službám, k připojení k internetu, nebo dokonce k dodávkám elektřiny a vody, napsal web Axios.
před 4 hhodinami

Bilance: Zemědělská půda kvůli degradaci nezachytává vodu, prohlubuje tak sucho

Česká zemědělská půda dokáže průměrně zadržet pouhých 60 procent vody, kterou by zachytávala, kdyby byla zcela zdravá. Potýká se s dopady dlouhodobého průmyslového hospodaření, úbytkem organické hmoty a narušením své přirozené struktury. Data vychází z údajů Výzkumného ústavu monitoringu a ochrany půdy a expertů, které oslovil reportážní pořad ČT Bilance. Zlepšit kvalitu půdy i retenční potenciál může takzvané regenerativní hospodaření, které ale zatím vláda nepodporuje.
před 5 hhodinami

Kulturou proti depresi. Ústav duševního zdraví plánuje Umění na předpis

Národní ústav duševního zdraví (NUDZ) zakládá platformu, která má prostřednictvím kultury pomáhat s prevencí deprese a úzkosti. Po počátečním mapování by měla vzniknout síť propojující už existující kulturní instituce jako galerie, muzea či knihovny, kde lidé mohou například společně tvořit, tančit, zpívat a podobně. Cílem je aktivní zapojení lidí, nikoliv pouze „expozice“ kultuře. V další fázi má nová Národní platforma prevence kulturou propojit kulturní sítě se zdravotními, sociálními a školskými službami.
před 6 hhodinami

Před sto lety vstoupili do československé vlády Němci. Historik: Pozitivní dopady cítíme dodnes

Doba první republiky se mnohdy považuje za čas soupeření mezi Čechy a Němci. Po většinu její existence se ale německá menšina aktivně podílela na vládnutí. Klíčovým dnem se stal 13. říjen 1926, kdy byla jmenována československá vláda, v níž byli i dva němečtí ministři. Jak se to stalo, vysvětluje historik Jaroslav Šebek.
před 8 hhodinami

Plodiny za půl století ztratily půlku nutriční hodnoty, varuje zpráva

Moderní zemědělství dokáže sice vyprodukovat obrovské množství potravin, ale jejich kvalita už není, co bývala. Potvrzují to tvrdá data, která shromáždili autoři zprávy, již vydal think tank Deep Science Ventures. Podle dokumentu mají základní plodiny jako pšenice, jablka a mrkve v současné době asi o polovinu nižší nutriční hodnotu než mívaly v 60. letech minulého století. Příčinou je hlavně dramatický pokles v kvalitě půdy – rostliny z ní už nejsou schopné získávat tolik zdrojů jako v minulosti.
před 9 hhodinami

Nobelovu cenu za ekonomii získali Robert E. Hall a Michael Woodford

Královská švédská akademie věd v pondělí oznámila nové nositele Nobelovy ceny za ekonomii. Stali se jimi Robert E. Hall a Michael Woodford. Ocenění získali za „mikroekonomické základy makroekonomické stabilizace“, oznámila akademie. Skončilo tak vyhlašování letošních laureátů tohoto prestižního ocenění po týdnu, kdy byli postupně zveřejňováni držitelé Nobelovy ceny za lékařství, fyziku, chemii, literaturu a mír.
včeraAktualizovánovčera v 15:46‌‌

Pokroky v AI přivádějí matematiky do „existenční krize“

V posledních měsících dosáhly nekomerční modely umělé inteligence (AI) významného pokroku v matematice a jejich tvůrci tvrdí, že vyřešily stovky dosud nevyřešených problémů. To vyvolalo řadu otázek v celosvětové vědecké komunitě.
včera v 14:42‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.