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

Čeští vědci prozkoumali možnosti genetické úpravy lidských embryí

Odborný vědecký časopis Nature zveřejnil studii, na které se podíleli i čeští vědci. Přinesli v ní přelomové poznatky o možnostech opravy genetických chorob v raném embryonálním vývoji.
před 17 hhodinami

Vyvráceno. Přehled nejznámějších dezinformačních a konspiračních teorií o 11. září

Od teroristických útoků na Světové obchodní centrum uplynulo čtvrt století. Šlo o tak výjimečnou událost, že se kolem ní rozšířila celá řada konspiračních teorií a dezinformací. I po pětadvaceti letech se nepravdivá vysvětlení šíří po internetu a sociálních sítích. Tento článek uvádí na pravou míru ty nejrozšířenější.
včera v 10:50

Vědci z Akademie věd vytvořili nejmenší QR kód světa. Z jednotlivých atomů

Je víc než tisíckrát menší, než je šířka lidského vlasu, a téměř osmsetkrát menší než současný držitel Guinnessova rekordu. Okem je neviditelný, k jeho spatření ale nestačí ani většina normálních mikroskopů. Tak vypadá nejmenší QR kód na světě, který vytvořili vědci Benjamin Lowe a Oleksandr Stetsovych z Fyzikálního ústavu Akademie věd s Julianem Ceddiou z australské Monash University.
včera v 10:16

El Niño se potká s Indickooceánským dipólem. Meteorolog popisuje důsledky

V Tichém oceánu rychle sílí El Niño, které by se během letošního podzimu mělo stát vůbec nejsilnějším ve známé historii. Současně probíhá zajímavá změna o několik tisíc kilometrů západněji, v Indickém oceánu. Tam se rozvíjí kladná fáze takzvaného Indickooceánského dipólu. A souběh těchto dvou jevů může v následujících měsících výrazně ovlivnit počasí od Austrálie přes Indii a východní Afriku až po vzdálenější části světa.
včera v 09:15

Vzpomínky na 11. září jsou stále živé. A často nepravdivé, vysvětluje psycholog

Doba kolem roku 2000 patřila přes obavy spojené s přelomem milénia k těm nejklidnějším v dějinách lidstva. O to silnějším šokem byl teroristický útok na Světové obchodní centrum (WTC), který se odehrál před čtvrtstoletím, 11. září 2001. Vzpomínky lidí na tento den nevybledly ani po 25 letech.
včera v 08:46

Studie spojuje nadměrné noční osvětlení se změnami ve struktuře a funkci srdce

Podle studie zveřejněné v časopise European Heart Journal, oficiálním časopise Evropské kardiologické společnosti, je vystavení světlu v noci spojeno s významnými a potenciálně škodlivými změnami ve struktuře a funkci srdce.
10. 9. 2026

Srpen byl celosvětově nejteplejším měsícem historie, uvedl Copernicus

Letošní srpen byl celosvětově nejteplejším měsícem historie, když vyrovnal rekord července 2023. Průměrná teplota vzduchu u zemského povrchu činila 16,96 stupně Celsia a byla o 0,85 stupně nad průměrem z let 1991 až 2020, uvedla ve čtvrtek služba Evropské unie pro sledování klimatu Copernicus. Letní období od června do srpna vyrovnalo rekord průměrné celosvětové teploty z roku 2024.
10. 9. 2026

Na Pálavě se šíří invazní kaktus. Může vytlačovat původní rostliny

V Chráněné krajinné oblasti Pálava se šíří nepůvodní mrazuvzdorný kaktus – opuncie. Ochranáři ho po Děvíně a Tabulové letos zaznamenali v další tamní rezervaci, na Svatém kopečku u Mikulova. Severoamerická rostlina představuje hrozbu pro původní vzácné druhové složení pálavských stepí, informovali zástupci Správy CHKO Pálava na facebooku.
10. 9. 2026

Evropský pohled

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