Cílem nového zařízení je odhalit jednu z nejzajímavějších singularit ve vesmíru.
V hloubce 700 metrů pod kopcem v jižní Číně vzniká kolosální vědecký přístroj, který slibuje objasnit jednu z největších fyzikálních záhad: povahu neutrin, po fotonech světla nejnepolapitelnějších a nejrozšířenějších subatomárních částic ve vesmíru. Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), 20 000 tun vážící koule s kapalným detektorem obklopená 43 000 ultra citlivými světelnými senzory. Podobá se takovým zajímavým projektům, jako je světelné dělo, ale je ještě ambicióznější ve své snaze odhalit jedno z nejskrytějších tajemství vesmíru. Podle vědecké komunity, která jej realizuje, bude uveden do provozu v roce 2025, takže termíny nejsou nijak zvlášť dlouhé a brzy se dočkáme prvních testů.
Mezinárodní projekt připravený odhalit nemožné
Ačkoli má tento projekt základnu v Číně, jedná se o mezinárodní projekt, na němž se podílí přibližně 700 vědců ze 76 institucí v 18 zemích a který vede Dr. Yifang Wang. Konečným cílem je určit „hierarchii hmotností“ neutrin a odhalit tak jednu z největších záhad vesmíru tím, že se zjistí, jak tato částice duchů funguje. Existují tři typy neutrin (elektronové, mionové a tauonové) a tři hmotnostní stavy, které se však neshodují. Neutrina mezi těmito typy během své cesty oscilují a mění svou identitu. JUNO bude tyto oscilace měřit, aby objasnil, zda je hierarchie hmotností „normální“ (hmotnosti neutrin rostou paralelně s hmotnostmi elektronů, mionů a tauonů), nebo „převrácená“.
Za tímto účelem bude JUNO detekovat antineutrina ze dvou jaderných elektráren vzdálených od sebe 52,5 km. Signál, který hledají, je světlo, které vzniká při interakci antineutrina s protonem v tekutině detektoru, přičemž vzniká pozitron a neutron. Tento „dvojitý signál“, oddělený krátkým časovým intervalem, umožní vědcům odlišit interakce neutrin od šumu pozadí. Odhaduje se, že experiment bude detekovat 40 až 60 antineutrin denně a potrvá šest let, než budou k dispozici vzorky potřebné pro studii.
Související článek
JUNO bude rovněž schopen detekovat „geoneutrina“ z radioaktivního rozpadu prvků v nitru Země, což poskytne informace o vnitřní dynamice planety. Kromě toho bude schopna detekovat neutrina ze Slunce a ze supernov, hvězdných událostí, při nichž se uvolňuje obrovské množství těchto částic a které jsou zodpovědné za vznik těžkých prvků nezbytných pro život.
Jak se dalo očekávat, konstrukce tak důmyslného, cyklického stroje byla výzvou, která postavila před nejbystřejší mozky naší planety, které ruku v ruce pracovaly na tom, aby dosáhly možná jednoho z největších vědeckých průlomů za poslední roky. Připojuje se k dlouhé řadě staveb, které jako by vypadly přímo ze science fiction, jako je například nejmodernější základna v Antarktidě.
Odhalení hierarchie hmotností neutrin je důležité nejen samo o sobě, ale mohlo by otevřít dveře k nové fyzice nad rámec standardního modelu, teorie popisující základní částice a jejich interakce. Neutrina jsou trhlinou v tomto modelu, protože se nepředpokládalo, že by měla hmotnost. Navíc se předpokládá, že neutrina sehrála klíčovou roli ve vývoji vesmíru a mohla by vysvětlit, proč se vesmír skládá převážně z hmoty, a ne z antihmoty. Můžeme tedy říci, že tento „detektor duchů“ má zásadní význam pro skutečné pochopení jedné z hlavních záhad vesmíru. Tím to však nekončí.
Neutrina, kterým se přezdívá „částice duchů“ kvůli jejich minimální interakci s hmotou, je neuvěřitelně obtížné detekovat. Odhaduje se, že každým centimetrem čtverečním našeho těla projde každou sekundu sto miliard neutrin, přičemž většina z nich pochází z jaderných reakcí, které pohánějí Slunce. K zachycení těchto nepolapitelných částic potřebují fyzikové postavit obří detektory, jako je JUNO, které stojí přibližně 300 milionů dolarů (v přepočtu 7,3 miliard korun), aby se zvýšila pravděpodobnost interakce alespoň jednoho neutrina s hmotou. To je neuvěřitelně obtížné a v tomto smyslu se způsob, jakým byl JUNO postaven, snaží zachytit tento jev poměrně originálním a špičkovým způsobem, ale nic nemůže zaručit, že taková investice zachytí neutrina.