„Portál fyziky nad rámec standardního modelu“: Spouští se největší světový detektor neutrin – s neuvěřitelnými výsledky
První výsledky z největších na světě neutrino byly právě zveřejněny a odhalují dosud nejpřesnější měření parametrů neutrin.
Po spuštění detektoru — Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), na jihu Čína — za pouhé dva měsíce byli vědci schopni měřit parametry různých typů nebo „příchutí“ neutrin s bezprecedentní přesností.
„Před zapnutím JUNO pocházely tyto parametry z dlouhé série experimentů… V číselné hodnotě těchto dvou parametrů se vystřídalo půlstoletí úsilí,“ Gioacchino Ranuccizástupce mluvčího JUNO, řekl Live Science. „Za 59 dní jsme překonali 50 let měření. Takže to dává představu o tom, jak mocné (JUNO) je.“
Přízračné tajemství neutrin
Neutrina jsou možná nejzáhadnější ze známých částic. Každou sekundu jich vaším tělem projdou biliony. Velmi zřídka však interagují s vámi nebo s jakoukoli jinou záležitostí a vážit téměř nicdávat jim přezdívku „částice duchů“. Díky tomu je neutrino jednou z nejobtížněji studovatelných částic, protože většina jednoduše projde detektorem, aniž by zanechala stopy.
Ale fyzici touží dozvědět se více o neutrinech, protože mohou být schopni je rozbít Standardní model částicové fyziky, což je naše nejlepší vysvětlení subatomárního světa. I když je to neuvěřitelně úspěšná teorie, není zcela úplná – a něco, co nepředpovídala, bylo, že neutrina budou mít hmotnost.
Objev, že částice duchů ve skutečnosti mají hmotnost (protože 2015 Nobelova cena za fyziku byla udělena) je způsobena něčím, co se nazývá oscilace neutrin. Neutrina přicházejí ve třech příchutích (elektron, mion a tau) a přepínají mezi těmito identitami, když se pohybují časem a prostorem. Důvod tohoto podivného jevu není dosud plně objasněn, ale může být klíčem k nové vzrušující fyzice.
„Jev oscilace znamená, že neutrina jsou zatím jedinou částicí, pro kterou existuje vlastnost, kterou Standardní model nepředpovídá,“ řekl Ranucci. „Takže neutrina jsou jediným portálem do fyziky za standardním modelem.“
Aby vědci prozkoumali vlastnosti neutrin a sondu nad rámec standardního modelu, postavili hluboko pod zemí velké detektory. Zde zemská kůra tvoří přirozený štít od většiny ostatních částic, zatímco částice duchů procházejí skrz a mají šanci dát najevo svou přítomnost v detektoru.
JUNO je nejnovější a největší z těchto neutrinových detektorů. Je to 115 stop široká (35 metrů) koule, která pojme 19 700 tun (20 000 metrických tun) kapalinového scintilátoru. Tato kapalina je speciálně vytvořena tak, aby interagovala s neutrinem a produkovala záblesk světla. Kolem okraje nádrže jsou senzory, které dokážou přesně určit záblesk a poskytnout užitečné informace o neutrinu, které jej způsobilo.
Předchozí detektory neutrin pracovaly na stejném principu; JUNO je prostě mnohem větší. Obsahuje 20krát více kapalného scintilátoru než jakýkoli předchozí experiment, díky čemuž je JUNO výrazně citlivější na neutrina. To umožnilo fyzikům měřit parametry, které popisují oscilaci mezi různými příchutěmi neutrin s bezprecedentní přesností, tvrdí vědci.
Honba za novou fyzikou
Tým JUNO má do budoucna vysoké ambice a tyto první výsledky ukazují, že jsou na dobré cestě k dosažení těchto cílů. S více časem a více daty vědci doufají, že dosáhnou ještě lepší přesnosti těchto oscilačních parametrů.
Během své životnosti může být JUNO schopno vyřešit dlouhotrvající záhady fyziky. Fyzici očekávají, že budou schopni seřadit stavy hmotnosti neutrin od nejtěžších po nejlehčí a možná dokonce najdou vodítka, proč toho tolik nevidíme. antihmota jako hmota ve vesmíru.
Prozatím tyto strašidelné částice poskytly vzrušující šepot fyziky nad rámec našich současných teorií. S většími a lepšími detektory neutrin se naše chápání vesmíru dostává do ostřejšího zájmu.
