Tie naj­väč­šie a najú­žas­nej­šie expe­ri­men­ty sve­ta

Michal Ondro / 25. mája 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)