Nejvýkonnější zařízení na detekci neutrin bylo dokončeno v Antarktidě

25. 12. 2010

Částicová fyzika Slunce Vesmír Neutrina

18. prosince byla dokončena poslední část ambiciózního projektu mezinárodní observatoře IceCube sloužící k detekci neutrin. Výstavba byla z velké části financována americkou National Science Foundation (NSF), která přispěla částkou 242 milionu dolarů z celkové sumy 279 dolarů. Vědecké práce na projektu jsou zajišťovány univerzitiou Wisconsin-Madison. Byl tak například vyvinut speciální vrták využívající horké vody, schopný během dvou dní vyhloubit díru do hloubky více než 2 kilometry. Observatoř byla v provozu ještě před jejím finálním dokončením, ale teprve nyní může využít celou její kapacitu.

Observatoř IceCube

Pozorovací stanice umístěná na jižním půlu v Antarktidě, jejím cílem je detekce neutrin.

Image credit:

Neutrina jsou velmi lehké subatomární částice, které vznikají například při termojaderných reakcích ve hvězdách nebo při interakci gamma záření se zemskou atmosférou. Jejich detekce je však velmi složitá, protože částice neutrin mají velmi malou hmotu a s běžnou hmotou téměř nereagují, dokonce ani průchod planetou je nezastaví. Na druhou stranu, je jich ve vesmíru obrovské množství, lidským tělem v každém momentě prochází na triliony neutrin.

Měření observatoře IceCube jsou založena na faktu, že neutrina, ačkoliv jen velmi zřídka reagují s okolní hmotou, přece jen někdy reagují s molekulami vody. Tato reakce je doprovázena detekovatelným zábleskem. Doposud byly záblesky pozorovány v obrovských podzemních rezervoárech vody, jejich výstavba a údržba, ale byly příliš náročné. Antarktický ledovec poskytuje obrovský arsenál molekul vody, které lze díky její čirosti relativně jednoduše sledovat. 

Do ledu bylo vyhloubeno 86 1,5 až 2,5 kilometrů hlubokých vrtů, do kterých bylo spuštěno celkem 5160 optických senzorů. Vrty byly následně zality vodou, která se ponechala zmrznout. Díky speciálnímu vrtáku, který nehloubil mechanicky, ale využíval horkou vodu, zůstává okolí senzorů dokonale čiré a dovoluje detekovat reakce neutrin s vodou do větší hloubky. Observatoř nyní sleduje prostor kubického kilometru a hledá záblesky reakce mezi neutriny a molekulami vody.

Neutrina vědce zajímají díky svému chování a původu. Protože nereagují s okolní hmotou, mohou pocházet z velkých vzdáleností a nést s sebou informace o objektech, kterými procházeli. Dokončení observatoře IceCube teď vědcům umožní detekci neutrin i z jiných zdrojů než je Slunce.