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

Projekt Akademie věd má zajistit peníze výzkumu a vynálezy veřejnosti

Nově vznikající dceřiná akciová společnost Akademie věd ČR (AV ČR) má za cíl propojit výzkum s investory. Společnost je plně v rukou ústavů AV ČR, oznámil předseda Akademie Radomír Pánek. Základem bude inkubační program, který propojí vědecké týmy se strategickými partnery. Program je zaměřen na komplexní přípravu vzniku nových start-upů.
před 3 hhodinami

Roje AI mohou rozvrátit demokracie, varují výzkumníci

Schopnosti umělých inteligencí (AI) mohou být rizikem mnoha různými způsoby. Na novou hrozbu pro samotnou podstatu demokracie teď upozornila skupina německých vědců. Roje AI agentů by mohly zaplavit komunikační platformy a cíleně měnit náladu v zasažených zemích, tvrdí výzkumníci v rozhovoru pro ČT24.
před 5 hhodinami

Čínské AI modely vykradly ty americké, zlobí se firma

Umělé inteligence (AI) vznikly mnohdy na základě toho, že jejich provozovatelé je trénovali na nelegálně získaných datech. Tato praktika funguje dál a cílí na samotné modely AI. Vývojáři společnosti Anthropic tento týden upozornili, že tři čínské společnosti zabývající se umělou inteligencí „nelegálně získaly“ schopnosti modelu Claude. Ten je považovaný za jednu z nejvyspělejších AI současnosti.
před 8 hhodinami

Přichází jaro v zimě. Teploty se mohou přiblížit osmnácti stupňům

Po týdnech, kdy člověk na obloze nezahlédl Slunce a z nebe padal sníh nebo déšť, se počasí nad Evropou v posledním únorovém týdnu dramaticky mění. Velká část kontinentu už zažívá nebo zažije teplotně výrazně nadprůměrné dny a také velkou oblačnost v mnoha oblastech vystřídá slunečnější ráz počasí. V některých oblastech teplota letos poprvé dokonce dosáhne nebo přesáhne hranici dvaceti stupňů. Závěr klimatologické zimy tak přinese poměrně výraznou ochutnávku pravého jara.
před 10 hhodinami

Vědci se domnívají, že našli prastarého předchůdce písma

První písmo podle učebnic dějepisu vzniklo na Blízkém východě, někdy kolem roku 3400 před naším letopočtem. Němečtí vědci ze Saarlandské univerzity teď ale tvrdí, že našli důkazy o tom, že historie písma je mnohem, mnohem starší. Možná dokonce o desítky tisíc let.
včera v 14:25

USA se na Trumpův pokyn vrací ke glyfosátu. Ministr Kennedy otočil

Prezident Donald Trump minulý týden vydal exekutivní příkaz, kterým se rozhodl podpořit domácí produkci fosforu a herbicidu glyfosátu. Chemikálii řada organizací viní z negativních dopadů na lidské zdraví, i kvůli možnému riziku rakoviny. Aktivně proti ní v minulosti vystupoval i současný ministr zdravotnictví Robert F. Kennedy mladší. Ve vládním angažmá otočil s tím, že na glyfosátu je závislé americké zemědělství.
včera v 12:24

Bouba a kiki fungují i u kuřat. Vědci boří jeden z pilířů jazykovědy

Nový výzkum italských psychologů zjistil, že jedno z univerzálních pravidel v lidském jazyce zřejmě nemá nic společného s řečí. Funguje totiž také u kuřat, která od lidí dělí tři sta milionů let evoluce.
včera v 10:55

Před 70 lety padla Stalinova modla. Pomohl k tomu ze záhrobí i Lenin

Takzvaná „Fronta na maso“ – monumentální Stalinův pomník na pražské Letné – stál na místě necelý rok, když se nad jeho existencí už začaly stahovat mraky. Před 70 lety totiž začal XX. sjezd Komunistické strany Sovětského svazu. Tehdejší první tajemník Nikita Chruščov na něm poprvé veřejně odsoudil Stalinovy zločiny a vytváření jeho kultu osobnosti. Projev byl tajný, brzo se ale dostal do světa. A Stalinova sláva začala uvadat. Příslib společenského uvolnění ale Sověti následně rázně utnuli.
včera v 07:00
Načítání...