Fyzikové zveřejnili předběžné výsledky z detektoru IceCube. Je ponořený do krychle ledu o hraně jeden kilometr v Antarktidě. Hledá záhadné částice, které přicházejí z míst mimo sluneční soustavu.
Neutrina jsou prapodivné částice. Fyzikové je dlouho považovali za nehmotná. Mysleli si, že se pohybují rychlostí světla stejně jako fotony, částice elektromagnetického záření. Časem vyšlo najevo, že hmotná jsou. Jsou ale velice lehká, takže se jejich rychlost rychlosti světla blíží asi nejvíc ze všech známých objektů. Jejich hmotnost se zatím nikomu nepodařilo změřit. Je to i proto, že málokdy přicházejí do styku s běžnou hmotou. Ze čtyř základních sil, které ve vesmíru působí - elektromagnetické, silné, slabé a gravitační - je ovlivňují jen poslední dvě.
Země je pro ně mnohokrát řidší, než je pro vás mlha. Jedním čtverečním centimetrem povrchu zeměkoule proletí každou sekundu 65 miliard neutrin. Většina z nich s pozemskou hmotou vůbec neinteraguje. Téměř všechna pochází ze Slunce.
Kromě slunečních k nám ale přilétají i další, která mají původ v zatím neznámých jevech mimo sluneční soustavu. Mluví a píše se o nich jako o neutrinech astrofyzikálních. Od neutrin ze Slunce je odlišuje větší energie. Mezinárodní tým fyziků zveřejnil v minulý týden v časopise Science výsledky pozorování prvních osmadvaceti takových neutrin z observatoře IceCube zanořené v ledu Antarktidy.
Strašidelné světélkování
Ve vakuu se světlo pohybuje rychlostí 299 792 kilometrů za sekundu. Je to nejvyšší rychlost, jakou se může něco v přírodě pohybovat. Je nepřekonatelná. Pokud však světlo prochází nějakou látkou, třeba ledem, zpomalí. V ledu se šíří jen rychlostí 224 901 kilometrů za sekundu. Taková rychlost už překonatelná je. Pokud se ledem pohybuje nějaká nabitá částice vyšší rychlostí, než oněch 224 901 kilometrů za sekundu, polarizuje cestou molekuly vody. Když se molekuly vrací do základního stavu, světélkují. Jevu se říká Čerenkovovo záření.
Neutrina nabitá nejsou. Občas se ale stane, že se strefí do nějaké vodní molekuly a nějakou nabitou částici z něj vyrazí. Tak pak způsobí záblesk Čerenkovova záření. Protože jsou neutrina tak netečná, stává se to vzácně. Aby si jich vědci všimli, musí pozorovat velké množství molekul.
Detektor IceCube je proto obří. Tvoří ho krychle ledu v Antarktidě o hraně jeden kilometr prošpikovaná senzory. Ve stejně velké krychli z ledu vzniklého zmrznutím čisté vody, by bylo 33 septiliónů (3,342×1037) molekul. To už by v tom byl čert, aby nějakou nezasáhlo neutrino.
Bert a Ernie
Čerenkovovo záření zaznamenává 5 160 optických senzorů ponořených v ledu a propojených do 86 sloupců. První sloupec zanořili fyzikové pomocí horké vody a speciální vrtačky v roce 2005. Celý detektor dokončili sedmnáctého prosince 2010. Od té doby pracuje. V dubnu 2012 zaznamenala observatoř IceCube dvě vysokoenergetické události, pravděpodobně způsobené prolétajícími neutriny. Vědci jim dali přezdívky Bert a Ernie, podle loutek z dětského televizního pořadu Sesame Street, v Česku vysílaného pod titulem Sezame, otevři se.
V částicové fyzice je zvykem udávat energii v elektronvoltech (eV). Jeden elektronvolt je energie, kterou získá elektron, pokud ho urychlíte napětím jednoho voltu. Bert a Ernie měli energii přes jeden petaelektronvolt, předpona "peta" znamená jedničku a patnáct nul (1015 eV).
Kde se vzala?
Když pak vědci analyzovali starší data, podařilo se jim identifikovat šestadvacet dalších událostí s trochu nižší energií, které se Bertovi a Erniemu podobaly. Skončili tak se seznamem osmadvaceti signálů, pocházejících téměř jistě od neutrin, jež přišla z prostoru mimo sluneční soustavu. Jejich energie se pohybovala mezi 30 a 1 200 teraelektronvolty (TeV − předpona "tera" znamená 1012, jedničku a dvanáct nul.). Pro srovnání: urychlovač LHC dokáže udělit protonu energii 7 TeV. Energie 1 200 TeV odpovídá asi dvěma procentům akustické energie běžného šepotu.
Odkud vysokoenergetická přišla, si fyzikové zatím netroufají odhadnout. Je jich ještě příliš málo. Protože však neutrina neovlivňují magnetická pole ve vesmíru, a protože jsou tak lehká, že jejich dráhu významně nezakřiví ani gravitace, dá se předpokládat, že přiletěla rovně přímo od zdroje.
Až jich bude dost, mohlo by se povést zdroj identifikovat. Zatím se dá jen spekulovat, že vznikají při kolapsech těžkých hvězd do podoby černých děr nebo neutronových hvězd. Mohla by také přilétat z jasných jader galaxií, o nich astronomové rovněž předpokládají, že obsahují černé díry.
