Sedm set metrů pod zemským povrchem naslouchá již několik měsíců obrovská průhledná koule i těm nejslabším šepotům vesmíru. Výsledky studie byly právě zveřejněny v časopise Nature a odborníci v oboru se shodují, že by nás mohly donutit přepsat zásadní kapitoly částicové fyziky.
Neutrina a jejich protějšky z antihmoty, antineutrina, jsou subatomární částice s nepatrnou hmotností, které procházejí hmotou prakticky bez interakce s ní, což jim vyneslo přezdívku „fantomové částice“. Existují ve třech variantách neboli „chutích“ a jednou z jejich nejzáhadnějších vlastností je to, že se při svém pohybu vesmírem střídají mezi těmito třemi typy – tento jev se nazývá oscilace neutrin. Přesné pochopení toho, jak k této změně dochází, je klíčové pro rozluštění tak významných astrofyzikálních procesů, jako jsou supernovy – kolosální hvězdné výbuchy, které zaplňují vesmír těžkými prvky – a pro pochopení samotné struktury vesmíru.
Obří podzemní koule
Přístrojem, který má za úkol zachytit tyto téměř nepostřehnutelné signály, je Podzemní neutrinová observatoř v Jiangmenu (JUNO) v Číně. Jedná se o průhlednou akrylovou kouli o průměru 35 metrů, která obsahuje 20 000 tun scintilační kapaliny, speciální látky, která vydává nepatrné světelné záblesky pokaždé, když s ní neutrinum interaguje. Tisíce optických senzorů rozmístěných po obvodu koule tyto záblesky zaznamenávají. Zařízení bylo zakopáno do velké hloubky, aby bylo chráněno před kosmickým zářením, které neustále bombarduje povrch a které by jinak zkreslovalo měření.
Bezprecedentní výsledky již od prvního dne
Od začátku sběru dat 26. srpna se projektu JUNO podařilo s dosud nevídanou přesností změřit dvě oscilace popisující, jak se neutrina během cesty k detektoru mění z jednoho typu na druhý. Vědci zdůrazňují, že se jedná o dosud nejpřesnější měření v této oblasti, která otevírají cestu k vyřešení jedné z velkých dosud nevyřešených záhad fyziky: takzvané „hierarchie hmotností“ neutrin.
Fyzici vědí, že dva ze tří typů neutrin mají podobné hmotnosti, zatímco třetí typ se od nich jasně odlišuje. Dosud se jim však nepodařilo určit, které dva jsou nejtěžší a který je nejlehčí. Vyřešení této záhady by umožnilo upřesnit základní vlastnosti těchto částic a tím i zdokonalit modely vysvětlující vznik a vývoj vesmíru.
Čína předstihuje konkurenci
Konkurenční projekty, jako je americký DUNE a další v Japonsku, sledují podobné cíle, ale Čína se dostala do čela. Zatímco její mezinárodní konkurenti se stále nacházejí ve fázích výstavby, JUNO je již v provozu a generuje data s velkým dopadem. Vědci věří, že s narůstajícím počtem měření umožní detektor definitivně vyřešit záhadu hierarchie hmotností a otevřít nové směry výzkumu týkající se základní povahy vesmíru.