Přestože jsou neutrina záhadnými částicemi, jsou pozoruhodně běžná. Každou sekundu projdou vaším tělem miliardy neutrin. Neutrina však zřídka interagují s běžnou hmotou, takže jejich detekce je velkou technickou výzvou. I když je odhalíme, výsledky ne vždy dávají smysl. Nedávno jsme například objevili neutrina, která mají tolik energie, že netušíme, jak vznikají.
Detektor neutrin je typicky velká komora naplněná čistou vodou nebo ledem. V této komoře jsou velmi citlivé detektory. Neutrina nejsou pozorována přímo. Místo toho detektor neutrin čeká, až neutrino narazí do atomu. Když se tak stane, může vytvořit nabité leptony, jako je elektron, mion nebo tauon. Tyto nabité částice mohou také produkovat světlo. Takže detekcí světla nebo leptonů víme, že neutrino interagovalo s detektorem.
Většina neutrin, která detekujeme, jsou sluneční neutrina, produkovaná jadernou fúzí v jádru Slunce. Ale věci jako supernovy a gama záblesky také produkují neutrina. Na jejich odhalování bylo zaměřeno velké úsilíextra-solárníneutrina.
Schéma IceCube Neutrino Observatory. Kredit: Vědecký tým IceCube – Francis Halzen
Jedním z nejlepších detektorů neutrin je IceCube Neutrino Observatory v Antarktidě. Antarktida je skvělé místo pro neutrinovou observatoř, protože její tlustá vrstva ledu skvěle pohlcuje všechny druhy zbloudilých částic, jako jsou kosmické paprsky a gama paprsky, které mohou narušit vaše citlivé detektory. Zahrabáním observatoře do ledu si můžeme být jisti, že události, které detekujeme, pocházejí z neutrin. Observatoř IceCube několikrát detekovala extrasolární neutrina.
Jak ANITA detekuje neutrina. Kredit: Cosmin Deaconu
V Antarktidě je ale další neutrinová observatoř a ta detekuje neutrina velmi odlišným způsobem. Známý jako Antarktická impulsní přechodová anténa nebo ANITA je citlivý rádiový detektor, který je namontován na balónu. ANITA je rádiový detektor, protože když se vysokoenergetická neutrina srazí s antarktickým ledem, mohou vytvořit rádiové světlo. Tato neutrina jsou stokrát silnější než neutrina detekovaná IceCube.
Když ANITA detekovala tato vysokoenergetická neutrina, způsobilo to trochu rozruch, protože se zdálo, že pocházejí z procházejících neutrinpřesZemi před dopadem na antarktický led. To je to, co byste očekávali, kdyby nějaká silná astrofyzikální událost vytvořila proud neutrin ve směru Země. Ale pokud by tomu tak bylo, tato neutrina by také spouštěla události, které by IceCube mohl detekovat.
IceCube Collaboration tedy hledala detekční události, které nastaly ve stejnou dobu jako detekce ANITA. Nenašli žádný důkaz pro korelované události, což znamená, že to není kvůli nějaké silné neutrinové události vzdálené světelné roky. To je zvláštní, protože to ponechává dvě možnosti: buď ANITA poskytla falešné poplachy kvůli nějaké chybě v návrhu, nebo jsou tyto neutrinové události způsobeny procesem, který leží mimo standardní model. V rámci standardního modelu částicové fyziky neexistuje způsob, jak produkovat neutrina s tak vysokou energií.
Toto je pouze malý soubor událostí, takže je důvod být obezřetní ohledně výsledků. Tato nejnovější práce by však mohla naznačit novou sféru fyziky, které ještě nerozumíme.
Odkaz:Aartsen, M. G., a kol. “ Hledání událostí IceCube směrem k kandidátům na neutrino ANITA .'