Čína postavila největší průhledný kulový detektor na světě. Nachází se 700 metrů pod zemí a má zachytit nepolapitelná neutrina, často přezdívaná částice duchů, a odhalit tak jedno z největších tajemství vesmíru.
Dvanáctipatrová akrylová koule o průměru přes 35 metrů umístěna v podzemní žulové vrstvě je hlavní součástí Jiangmenské podzemní neutrinové observatoře (JUNO), gigantického a komplexního vědeckého zařízení na území Číny.
Neutrina jsou pro vědce velkou neznámou
JUNO má za cíl vědcům pomoci lépe pochopit hierarchii hmotností neutrin tím, že detekuje částice z nedalekých jaderných elektráren Jang-ťiang a Taishan. Neutrina, nejmenší a nejlehčí z 12 elementárních částic, které tvoří hmotný svět, jsou elektricky neutrální a pohybují se rychlostí blízkou rychlosti světla. Od velkého třesku prostupují celým vesmírem a vznikají při různých jevech, jako jsou jaderné reakce uvnitř hvězd, výbuchy supernov, provoz jaderných reaktorů a radioaktivní rozpad látek v horninách.
Protože neutrina jen zřídka interagují s běžnou hmotou, mohou snadno proletět naším tělem, budovami nebo celou Zemí, aniž bychom je pocítili. Proto si vysloužila přezdívku částice duchů. Vzhledem ke své nepolapitelnosti jsou neutrina nejméně prozkoumanými základními částicemi a k zachycení jejich nejslabších stop jsou zapotřebí masivní detektory – jako například ten v JUNO.
Navzdory své extrémně malé hmotnosti jsou neutrina jedním ze základních stavebních kamenů, z nichž se skládá hmotný svět. Jsou nositeli zásadních poznatků o vesmíru a nabízejí hluboký pohled na základní strukturu mikroskopického světa a na vznik a vývoj makroskopického vesmíru. Šéf čínské výzkumné laboratoře prohlásil:
„Studiem neutrin můžeme pochopit, proč se vesmír stal tím, čím je dnes, a jaká bude jeho budoucnost.“
Lokalita pro výstavbu nového detektoru neutrin nebyla zvolena náhodou. V regionu se totiž nejvíce projevuje oscilační efekt neutrin z reaktorů nedalekých jaderných elektráren. Okolní skály navíc slouží jako štít proti rušivým vlivům kosmického záření. Vnitřek akrylové koule pak bude naplněn 20 000 tunami kapaliny, která může při detekci neutrin „blikat“. Hlavní složkou kapaliny uvnitř koule je alkylbenzen, klíčová složka čisticích prostředků, která je netoxická, snadno biologicky odbouratelná a má nízké riziko nebezpečí požáru. Vodní nádrž vně koule bude naplněna 35 000 tunami ultračisté vody, která se používá k odstínění kosmického záření a radioaktivního pozadí z hornin.
Technologie, která na světě nemá obdoby
Aby mohl tým čínských vědců a inženýrů toto masivní a složité vědecké zařízení zkonstruovat, překonal řadu bezprecedentních technologických výzev. Kromě samotné výstavby je nutné dbát i na kvalitu použitých chemikálií či technické zázemí. Nakonec se podařilo vyvinout fotonásobiče s nezávislými právy duševního vlastnictví, které se mohou pochlubit nejvyšší účinností detekce fotonů na světě. Za obdiv stojí také podvodní systém odolný proti výbuchu.
Očekává se, že po dokončení bude JUNO zachycovat přibližně 40 reaktorových neutrin, několik atmosférických neutrin, jedno geoneutrino a tisíce slunečních neutrin denně. Při sběru dat po dobu šesti let může laboratoř zachytit přibližně 100 000 neutrin. JUNO je druhým čínským neutrinovým projektem po Daya Bay Reactor Neutrino Experiment v Guangdongu. Rozsah experimentu JUNO je však mnohem větší než u experimentu Daya Bay, a to díky citlivější detekci. Do mezinárodní spolupráce na projektu se zapojilo více než 700 vědců ze 74 institucí ze 17 zemí a regionů včetně Francie, Itálie, Ruska, Německa a Belgie.