Epochální objev v Cernu v Ženevě: vědcům se poprvé podařilo pozorovat interakci neutrin, nejnepolapitelnějších částic ve vesmíru
Velký hadronový urychlovač (LHC) je největší a nejvýkonnější urychlovač částic na světě: LHC se mimo jiné zasloužil o významný objev Higgsova bosonu, takzvané božské částice, který byl v roce 2012 objeven v Cernu v Ženevě. Vědci, kteří se zabývají analýzou urychlování částic, se dnes nacházejí v přelomovém okamžiku, který by mohl být stejně epochální: poprvé v historii byly detekovány interakce neutrin.
První stopy neutrin
Studie, publikovaná v časopise Physical Review D, ilustruje výsledky pozorování provedených v uplynulých třech letech v rámci vědeckého programu Velkého hadronového urychlovače. Experiment FASER (Forward Search Experiment), který vede Kalifornská univerzita, byl zahájen v roce 2018: jeho cílem je hledat nové ultralehké částice a analyzovat interakci "urychlujících se" neutrin.
Mezi subatomárními částicemi je studium neutrin obzvláště složité, protože jejich elektrický náboj je nulový, takže možnosti jejich interakce s ostatní hmotou jsou velmi omezené.
Ve fyzice částic se říká, že zachycení poloviny neutrin, která projdou hmotou, by vyžadovalo nepravděpodobnou "olověnou stěnu o tloušťce světelného roku": experiment, který probíhal poslední tři roky v Cernu, využíval urychlovač částic, ale ve skutečnosti zahrnoval také vrstvy olova a wolframu a jadernou emulzi.
Dvaceti sedmi kilometry supravodivých magnetů, které tvoří prstenec urychlovače LHC, jsou schopny umožnit subatomárním částicím pohybovat se rychlostí blízkou rychlosti světla, což umožňuje pozorovat účinky srážek mezi atomy. Mezi tyto efekty patří možnost vzniku ultralehkých částic ze srážek, které pak lze studovat - často poprvé.
To se stalo v případě Higgsova bosonu a nyní je to případ neutrina, nejméně známé a nejsložitější elementární částice, která byla poprvé pozorována.
Experiment Faser
Při srážkách v urychlovači částic v Cernu se některá neutrina vzniklá při srážkách srážejí s jádry kovů v detektoru jaderné emulze v centru experimentu.
V podstatě díky "olověné stěně" jsou neutrina viditelná: vznikla v důsledku srážek s jádry olova a wolframu a jejich cesta vrstvami jaderné emulze zanechala stopy, což vědcům umožnilo ji poprvé pozorovat.
Během experimentu bylo pozorováno šest interakcí neutrin, což je nejen významný průlom, který nám umožní lépe pochopit podstatu vesmíru, ale také ukazuje účinnost přístrojů testovaných pro experiment FASER. "Tento významný průlom," říká Jonathan Feng, spoluautor studie, "je krokem k hlubšímu pochopení těchto nepolapitelných částic a úlohy, kterou hrají ve vesmíru."
Před projektem FASER nebyly nikdy v urychlovači částic detekovány žádné známky neutrin. Jsme tedy teprve na začátku nového směru v našem chápání elementárních částic, které tvoří náš vesmír.
Očekává se, že od roku 2022 bude uveden do provozu nový detektor jaderné emulze FASERν, který je mnohem větší a citlivější než ten, který vedl k tomuto významnému objevu, a podle vědců bude schopen "zaznamenat více než 10 000 interakcí neutrin" již v rámci příštího experimentu.