TLDR: Letošní Nobelovu cenu za fyziku získal Francis Halzen za „rozhodující podíl na IceCube a objevu vysokoenergetických neutrin z vesmíru“. Víc hir.

Když si představíte teleskop, asi vám nenaskočí kilometr krychlový ledu prošpikovaný tisíci skleněných koulí. Jenže přesně tak vypadá IceCube – zařízení, které otevřelo úplně nový způsob sledování vesmíru. A jeho duchovní otec Francis Halzen za to fčil dostal Nobelovu cenu za fyziku!

Jeho teleskop IceCube totiž otevřel astronomům očiska na do té doby unikající částice – neutrina…

„Proč je neutrina těžké sledovat?“

Neutrina jsou malé mrdky, které prolétávají v obrovských kvantech všema z nás i právě teď. To by vypadalo, že je snadné je detekovat, ale okap je pravdou!

Neutrina – jak plyne z jejich názvu – jsou neutrálnější než Švýcaři. Nemají žádný elektrický náboj a jejich hmotnost je sice nenulová, ale extrémně malá. Elektromagnetická ani silná jaderná interakce je proto netrápí; s běžnou hmotou reagují prakticky jen prostřednictvím slabé jaderné interakce. Gravitace na ně samozřejmě působí taky, ale na úrovni jednotlivých částic je zanedbatelná.

A proto vám každou sekundu tělem prolétají biliony neutrin, aniž byste si toho všimli. Což je fajn pro nás, ale poněkud naprd pro fyziky.

„Jak je teda jde zachtit?“

Halzen proto přišel s elegantním řešením – když je pravděpodobnost srážky mizivá, potřebujete absurdně velký detektor. IceCube tvoří zhruba kilometr krychlový antarktického ledu a v něm 5 160 optických modulů na 86 kabelech, spuštěných asi 1,5 až 2,5 kilometru pod povrch.

Detektor přitom neutrina nevidí přímo. Čeká na extrémně vzácný okamžik, kdy se neutrino srazí s atomovým jádrem. Při interakci vznikne nabitá částice, která se ledem pohybuje rychleji, než se v něm šíří světlo, a vyšle charakteristický modrý záblesk Čerenkovova záření.

Z toho, které senzory se rozsvítí a kdy, lze zpětně dopočítat energii částice i směr, odkud původní neutrino přiletělo…

„Proč se s tím vůbec srát?“

Protože neutrina jsou fantastickými poslíčky. Kosmické paprsky tvořené nabitými částicemi cestou vesmírem stáčejí magnetická pole, takže jejich trajektorie už moc neprozradí, odkud vyrazily. Gama záření zase může pohltit prach, plyn nebo jiné záření. Ale neutrino letí prakticky rovně skrz jak zajíček Duracell!

Vysokoenergetická neutrina vznikají při některých z nejdivočejších dějů ve vesmíru – kolem aktivních galaktických jader, kosmických urychlovačů částic, při hvězdných explozích a dalších kosmických šlamastikách, o kterých je dobré vědět.

IceCube tak nepřinesl jen další částicový experiment. Pomohl odstartovat neutrinovou astronomii, tedy možnost dívat se na vesmír úplně jiným „smyslem“.

„Kdy se to změnilo?“

Relativně nedávno! IceCube dosáhl plné velikosti v roce 2011. A právě v srpnu 2011 zachytil jednu z prvních mimořádně energetických událostí, které se později staly součástí objevu astrofyzikálního neutrinového toku. Výsledky IceCube zveřejnil v roce 2013 a definitivně tak ukázal, že k nám vysokoenergetická neutrina skutečně přilétají z hlubokého vesmíru.

Což má pro nás i lehce osobní rozměr – na neutrina dělal v roce 2011 JaRon diplomku, a za rychlost tempa neutrinové astronomie asi mluví fakt, že jeho práce tehdy měla zhruba tón „rádi bychom detekovali kosmická neutrina, ale moc nám to nende“.

Dnes už to celé pokračuje dál. IceCube našel neutrinové emise z naší Galaxie i možné jednotlivé extragalaktické zdroje a středomořský KM3NeT žene stejný základní princip do ještě extrémnějších energií. A shodou náhod jsme s prof. Halzenem rovněž skrz Jirku Kvitu, JaRonova kolegu, dělali před čtyřmi lety rozhovor, který jsme fčil republikovali na našem YouTube!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]