Tie naj­väč­šie a najú­žas­nej­šie expe­ri­menty sveta

Michal Ondro / 25. máj 2016 / Tech a inovácie

Vedci ju volajú „ghost par­ticle“, pre­tože ide o veľmi tajomnú čas­ticu, ktorá nemá skoro žiadnu hmotu, dokáže sa pohy­bo­vať tak­mer rých­los­ťou svetla a vyhýba sa pres­ným vedec­kým defi­ní­ciám po desať­ro­čia. Pred­sta­vu­jem ti neut­ríno, čas­ticu, ktorá by mala pomôcť ved­com odpo­ve­dať hneď na nie­koľko naj­zá­sad­nej­ších otá­zok o ves­míre. Lenže ako sa skúma niečo, čo by teore­ticky mohlo pre­le­tieť olo­ve­nou plat­ňou hru­bou sve­telný rok bez toho, aby čo i len tro­chu spo­ma­lilo? Odpo­veď znie: Sú na to potrebné sku­točne moš­tru­ózne expe­ri­menty.

Na úvod sa pred­sta­víme. Zjed­no­du­šene pove­dané, neut­rína sú pro­duk­tom roz­padu rádi­oak­tív­nych prv­kov. Vystre­ľujú zo Slnka, z oko­li­tých hviezd, dokonca aj z našich tiel. Dokážu pre­le­tieť hmo­tou bez toho, aby spo­ma­lili alebo zme­nili smer. V tomto článku sa pozrieme na miesta, kde sa tieto záhadné čas­tice skú­majú. Pred­sta­víme si päť expe­ri­men­tov, ktoré svo­jou veľ­kos­ťou, zlo­ži­tos­ťou a doko­na­los­ťou zatie­ňujú všetky ostatné.

The GER­ma­nium Detec­tor Array – Ako to, že vôbec exis­tu­jeme?

the-germanium-detector-array--helping-to-uncover-why-we-exist-at-all

Expe­ri­ment GERDA hľadá neut­rína tak, že moni­to­ruje elek­trickú akti­vitu vo vnútri rýdzich kriš­tá­ľov prvku Ger­má­nia, ktoré sa nachá­dzajú hlboko pod talian­skymi horami. Vedci sa pokú­šajú spo­zo­ro­vať jeden veľmi vzácny typ rádi­oak­tív­neho roz­padu.

Pred 13,7 miliar­dami rokov došlo, ako všetci vieme, k Veľ­kému tresku, ktorý mal, podľa ved­cov, vytvo­riť rov­naké množ­stvo hmoty a anti­hmoty. Stret hmoty a anti­hmoty zničí obe tieto látky a ostane len čistá ener­gia. No aj napriek tomu sme tu.

Ak sa ved­com podarí spo­zo­ro­vať tento vzácny rádi­oak­tívny roz­pad, mohlo by to zna­me­nať, že neut­ríno je čas­tica, aj anti­čas­tica záro­veň, čo by vysvet­ľo­valo, prečo ves­mír tak tro­chu zvý­hod­ňuje hmotu a prečo teda exis­tu­jeme.

Sud­bury Neut­rino Obser­va­tory – skú­ma­nie hneď nie­koľ­kých “prí­chutí” neut­rín

sudbury-neutrino-observatory--investigating-a-smorgasbord-of-neutrinos

SNO, ktoré sa nachá­dza v Kanade pri­bližne kilo­me­ter a pol pod zemou, bolo vybu­do­vané v osem­de­sia­tych rokoch. Nedávno sa zme­nil nie­len zmy­sel zaria­de­nia, ale i názov — pri­dalo sa +.

SNO+ skúma neut­rína zo Zeme, Slnka a dokonca aj super­nov. V jeho strede sa nachá­dza obrov­ská plas­tová guľa, ktorá je napl­nená 800 tonami špe­ciál­nej teku­tiny zva­nej tekutý scin­ti­lá­tor. Guľa je obko­le­sená vrstvou vody a zave­sená v pries­tore pomo­cou špe­ciál­nych lán. Celá je moni­to­ro­vaná pomo­cou 10-tisíc nesmierne cit­li­vých sve­tel­ných detek­to­rov.

Keď sa neut­rína dostanú do kon­taktu s inými čas­ti­cami v detek­tore, vypro­du­kujú v teku­tom scin­ti­lá­tore svetlo, ktoré sve­telné detek­tory zazna­me­najú. Vďaka expe­ri­mentu dnes vedci poznajú mini­málne tri druhy alebo „prí­chute“ neut­rín, ktoré sa menia z jed­ného na druhý počas svo­jej cesty pries­to­rom a hmo­tou.

Ice­Cube – skú­ma­nie ves­míru

icecube--exploring-the-universe

Ice­Cube, ktorý sa nachá­dza na Juž­nom póle, je naj­väč­ším detek­to­rom neut­rín na svete. 5160 sen­zo­rov je roz­miest­ne­ných na miliar­dách tonách ľadu z jed­ného jedi­ného dôvodu, chcú zachy­tiť neut­rína s obrov­skou ener­giou. Takéto čas­tice pro­du­kujú len extrémne divoké ves­mírne zdroje a uda­losti, kto­rými sú naprí­klad explo­du­júce hviezdy, čierne diery alebo neut­ró­nové hviezdy.

Po tom, čo neut­rína nara­zia do mole­kúl vody v ľade, vypus­tia erup­cie suba­to­már­nych čas­tíc s veľmi vyso­kou ener­giou. Tieto čas­tice sa pohy­bujú tak rýchlo, že pro­du­kujú len nepatrný sve­telný kužeľ, ktorý sa nazýva Čeren­kova radiá­cia. A presne to je to, čo tieto sen­zory zachy­tá­vajú.

Vedci sa tak sna­žia o objas­ne­nie pres­ného zdroja neut­rín a odha­le­nie ich cesty sme­rom k Zemi.

Daya Bay – nahá­ňa­nie anti­ne­ut­rín

daya-bay--chasing-antineutrinos

Tento expe­ri­ment sa skladá z troch sál, ktoré sa nachá­dzajú hlboko pod čín­skymi horami v zátoke Daya. Šesť detek­to­rov v tvare valca, kde každý z nich obsa­huje 20 ton teku­tého scin­ti­lá­tora, je zhro­maž­de­ných v týchto sálach. Obklo­puje ich tisícka sve­tel­ných detek­to­rov.

Neďa­leko sa nachá­dza šesť jad­ro­vých reak­to­rov, ktoré zo seba chŕlia mili­óny kvad­ri­li­ó­nov neškod­ných elek­tró­no­vých neut­rín. Tento prúd tzv. anti­ne­ut­rín sa následne stre­táva s teku­tým scin­ti­lá­to­rom a vzni­kajú malé záblesky svetla, ktoré sú zachy­tené sve­tel­nými detek­tormi.

Expe­ri­ment Daya Bay bol vybu­do­vaný na to, aby objas­nil neut­rí­nové osci­lá­cie. Podobne ako neut­rína, aj anti­ne­ut­rína menia svoje vlast­nosti počas svojho puto­va­nia. Vedci v Daya Bay sa sna­žia o objas­ne­nie toho, koľko anti­ne­ut­rín sa vyhlo detek­cii z dôvodu, že zme­nili svoje vlast­nosti, resp. spo­mí­nané „prí­chute“.

Super-Kami­okande – detek­cia „prí­chutí“ neut­rín

super-kamiokande--detecting-neutrino-flavors

Super K je neut­rí­nové obser­va­tó­rium nachá­dza­júce sa, ako väč­šina, pod horami v Japon­sku. Masívny detek­tor je napl­nený 50-tisíc tonami čis­tej vody, ktorú obko­le­suje pri­bližne 11-tisíc sve­tel­ných detek­to­rov. Vedci sa tu musia pre­miest­ňo­vať na malých loď­kách.

Podobne ako v prí­pade expe­ri­mentu Ice­Cube, aj Super K využíva na detek­ciu neut­rín Čeren­kovu radiá­ciu. Super K dosialo v roku 1998 obrov­ský úspech. Stalo sa prvým obser­va­tó­riom, ktoré našlo silný dôkaz o osci­lá­cii neut­rín medzi „prí­chu­ťami“ a tak­tiež doká­zalo, že tieto malé čas­tice majú hmotu.

V dneš­nej dobe vedci zo Super K vysie­lajú tak­mer 290 km dlhý lúč neut­rín sme­rom k detek­toru, aby mohli aj naďa­lej skú­mať tieto osci­lá­cie.

Chystá sa aj ďalší expe­ri­ment s náz­vom Deep Under­ground Neut­rino Expe­ri­ment (DUNE), kde vedci plá­nujú vysie­lať až 5 krát dlhší lúč neut­rín.

Zdroj: businessinsider.com, zdroj titul­nej foto­gra­fie: businessinsider.com

Pridať komentár (0)