Prehistorie
Začátek příběhu neutrin je kupodivu natolik
přehledný, že si ho můžeme ilustrovat
chronologicky:
1896: Henri Becquerel objevuje radioaktivitu
jako podivné záření solí uranu.
V následujících patnácti letech se ukáže, že
existují tři typy tohoto záření a že atomy
mají jádra, ze kterých toto záření vychází
(Ernest Rutherford, Pierre a Marie Curie
a další). Pro náš příběh je nejdůležitější
záření beta - elektrony, které opouštějí atomové
jádro.
1914: Podle zákona zachování energie
by měl mít elektron opouštějící jádro přesně
definovanou energii. Experimenty z roku
1914 (Lise Meitner, Otto Hahn, James
Chadwick) však zasazují tomuto tvrzení
citelnou ránu: energetické spektrum elektronů
je spojité. To se stává záhadou pro
následujících 16 let.
1930: Wolfgang Pauli navrhl, že pokud
spolu s elektronem vzniká nějaká další částice,
která přebírá část chybějící energie
elektronu, je problém zákona zachování
energie řešitelný. Tato částice by musela
být neutrální a mít malou hmotnost.
1932: Neutrální částice je na světě!
James Chadwick objevuje neutron. Ten je
ale příliš hmotný na to, aby mohl být částicí
navrženou Paulim, která má zachránit
zákon zachování energie při beta rozpadu.
1933: F. Perrin ukazuje, že hmotnost
hledané částice musí být výrazně menší
než hmotnost neutronu. Enrico Fermi
navrhuje, aby se nová částice nazývala
neutrino (v italštině „malý neutron“).
Džin je vypuštěn a může začít honba za
novou částicí. Bude trvat téměř čtvrt sto-
letí.
Objev prvního neutrina (1956)
Slavnému okamžiku objevu neutrina
předcházelo mnoho let teoretických prací
i experimentálního úsilí. Zjistilo se, že
neutrina by měla interagovat s hmotou jen
velmi málo, milionkrát méně než elektron.
Pro neutrina je zeměkoule průhledná
jako kus skla pro světlo. Ukázalo se, že
beta rozpad je jedním z příkladů nové,
dosud neznámé, tzv. slabé interakce.
V roce 1945 byla svržena první atomová
bomba, která byla jistě silným zdrojem
neutrin. Jen nebyl nikdo, kdo by měl chuť
je detekovat. První poválečné návrhy na
detekci neutrin proto uvažovali o detekci
v blízkosti jaderného výbuchu. S rozvojem
jaderné energetiky začalo být jasné,
že jednodušší to bude v sousedství
jaderného reaktoru. První pokusy byly ale
neúspěšné. Byl použit detektor s roztokem
chlóru. Atom chlóru by se měl
interakcí s neutrinem přeměnit na radioaktivní
argon, který je snadno detekovatelný.
Myšlenka to byla veskrze správná
a chlorové detektory se využívají
k detekci neutrin dodnes. Jen z jaderného
reaktoru proudí antineutrina a nikoli neutrina.
Bohužel.
První neutrino, přesněji řečeno antineutrino,
bylo detekováno až v roce 1956
Frederickem Reinesem a Clydem Cowenem
v experimentu pečlivě připraveném
v jaderné elektrárně Savannah River
v Jižní Karolině. Za detektor posloužilo
400 litrů vody s kadmium chloridem.
Proud antineutrin z jaderného reaktoru je
obrovský. Drtivá většina projde detektorem
bez povšimnutí. Ale přece jenom: někdy
antineutrino zainteraguje s protonem,
kterých je ve vodě vskutku velmi mnoho.
Vzniká pozitron a neutron. Osud pozitronu
je velmi rychle naplněn. Anihiluje
s všudypřítomnými elektrony za vzniku
dvou fotonů. A co se stane s neutronem?
Ten je zpomalován srážkami a ve finále je
zachycen atomem kadmia. Stane se tak asi
15 mikrosekund po anihilaci pozitronu.
I zachycení neutronu kadmiem je doprovázeno
emisí fotonů. Závěr? Bylo-li
zachyceno antineutrino protonem, objeví
se dva záblesky fotonů s charakteristickým
odstupem asi 15 mikrosekund. A právě
tyto signály naměřil F. Reines a C. Cowen
v roce 1956. Neutrino přestalo být chimérou
a stalo se skutečnou částicí.
4 3 / 2 0 0 1
Částicová fyzika
Neutrinová astronomie
Petr Kulhánek
F. Reines – objevitel neutrina
Jaderná elektrárna v Savannah River
Málokdo si uvědomuje, že všude kolem nás je ještě jeden neviditelný svět: jsme ponořeni do
moře neutrin, které procházejí nejen naším tělem, ale i celou Zemí. V tomto vyprávění se
vydáme za dobrodružstvím poznávání nepatrných částic, které interagují s hmotou jen velmi
sporadicky a které nás tolikrát zaskočily svými neočekávanými vlastnostmi.
Doc. RNDr. Petr Kulhánek, CSc. (*1959)
vystudoval MFF UK, obor teoretická fyzika,
v současné době se zabývá fyzikou plazmatu
na katedře FEL ČVUT.
Částicová fyzika
53 / 2 0 0 1
A je tu celá rodinka (1999)
Jak se vše zdálo v roce 1956 jednoduché!
Dlouho hledané neutrino bylo na světě.
V tu chvíli nikdo netušil, že neutrina jsou
dokonce tři. Kdekoli vzniká elektron,
doprovází ho elektronové neutrino či antineutrino.
Právě toto neutrino objevili
Reines a Cowen v roce 1956.
Při srážkách kosmického záření s horními
vrstvami atmosféry vznikají miony,
objeveny byly již v roce 1934. Tyto částice
jsou velmi podobné elektronům, jen
jsou těžší (mají hmotnost 207 krát větší
než elektrony) a za dvě mikrosekundy se
rozpadají na normální elektrony. Říkáme
jim proto těžké elektrony. Při různých
srážkách vznikají miony také v urychlovačích.
V roce 1962 ukázali T. D. Lee
a C. N. Yang na urychlovači v Brookhavenu
(patří Kolumbijské universitě a je
na ostrově Long Island v USA), že miony
doprovází jiný typ neutrina – mionové
neutrino.
V roce 1977 Martin Perl objevil další
elektron – supertěžký elektron neboli
tauon. Jeho hmotnost je 3 484 násobek
hmotnosti elektronu a má dobu života jen
3×10-13 s. Rozpadá se na své lehčí bratry
(elektron nebo mion) a neutrina. Je jasné,
že musí existovat další typ neutrina,
tauonové neutrino. Toto poslední neutrino
bylo objeveno až v roce 1999 v laboratoři
Fermilab.
Celé rodině těchto částic říkáme leptony.
Jde o tři elektrony a jejich neutrina.
A samozřejmě také antičástice. Dohromady
6 částic a 6 antičástic, u kterých je
prokázána bodová struktura až do 10-18 m:
Většinou hovoříme o třech generacích
leptonů. První generaci tvoří elektron se
svým neutrinem. Vyskytují se zcela
běžně. Druhou generaci nalezneme ve vysoce
energetických procesech, například
při interakci kosmického záření s atmosférou,
jde o mion a jeho neutrino. Třetí
generaci (tauon a jeho neutrino) umíme
připravit jen uměle. Podobně existují také
tři generace kvarků, ze kterých jsou tvořeny
hadrony (těžké částice, například neutron
a proton). Jistě se vkrádá otázka: až
budeme mít ještě větší a dokonalejší
urychlovače, objevíme čtvrtou nebo
dokonce pátou generaci? Zdá se, že
odpověď je záporná. Existence čtvrté či
páté generace částic by měla v ranných
fázích vzniku vesmíru dominantní vliv na
jeho pozdější uspořádání. Zkrátka: vesmír
by dnes vypadal úplně jinak, kdyby existovaly
další generace leptonů a kvarků.
Svědčí o tom i jiné nezávislé teoretické
úvahy a experimenty.
Vlastnosti neutrin
Všechna neutrina jsou velmi málo hmotné
částice (některá mají možná i nulovou klidovou
hmotnost) se spinem 1/2. Patří tedy
mezi tzv. fermiony, „nesnášenlivé“ částice,
které podléhají Pauliho vylučovacímu
principu. Dvě takové částice se nemohou
nacházet ve stejném kvantovém
stavu.
Neutrina nemají elektrický náboj a proto
jsou necitlivá na elektromagnetickou
interakci. Nemají ani barevný náboj silné
interakce a proto neinteragují ani silně.
Vzhledem k tomu, že gravitační interakce
je na mikroskopické úrovni zanedbatelnou
silou, zbývá jedině slabá interakce, kterou
mohou tyto částice interagovat s hmotou.
A to je důvod, proč hmotou tak snadno
procházejí. To, že naše ruka neprojde
například skrz desku stolu je způsobeno
elektromagnetickou silou, díky níž existují
elektronové atomární obaly. Mezi nimi
a jádrem je pusto prázdno. Samo jádro
drží pohromadě silnou interakcí. A na obě
tyto interakce jsou neutrina necitlivá!
Slabá interakce je velmi zvláštní interakce.
Způsobují ji částice W+, W– a Z0
objevené v roce 1983 Carlo Rubbiou
a Simonem van der Meerem. Při této interakci
se elektron a neutrino stejné generace
chovají jako jedna jediná částice.
Proto se píší v jedné závorce. Asi si
řeknete, vždyť elektron a neutrino jsou
úplně jiné. To ale posuzujete očima elektromagnetické
interakce. Při slabé interakci
bychom je od sebe opravdu nerozeznali.
Jak už jsme si řekli, existují ještě tři generace
kvarků, ze kterých jsou tvořeny
složitější částice, hadrony. I kvarky jsou
seskupeny po dvou do generací a slabá
interakce kvarky dané generace nerozliší.
To už je ale úplně jiný příběh. Slabá
interakce je zodpovědná za mnoho rozpadů
elementárních částic, například za
rozpad tauonu nebo mionu nebo za beta
rozpad, díky němuž bylo objeveno neutrino.
Při beta rozpadu se jeden z kvarků d
tvořících neutron slabou interakcí přemění
na kvark u, vznikne tak proton, elektron
a elektronové antineutrino.
Další zajímavou vlastností je točivost
neboli chiralita neutrin. Učená definice
říká, že jde o projekci spinu do směru
pohybu částice. Neutrino si můžete představit
jako střelu vypálenou z hlavně s levotočivým
nebo pravotočivým drážkováním.
Střela bude roztočená na jednu
nebo druhou stranu. Kdyby v přírodě platila
levopravá symetrie, bude existovat stejný
počet levotočivých i pravotočivých
neutrin. A mnohem více: kdybychom
postavili kopii nějakého stroje podle jeho
zrcadlového obrazu, choval by se úplně
stejně. Zkrátka nebyl by rozdíl mezi
levým a pravým. Příroda taková bohužel
není.
V roce 1956 byly pozorovány slabé rozpady
K+ mezonů, které nezachovávaly
pravolevou symetrii. Zrcadlový obraz rozpadu
vypadal jinak než obraz původní.
K ověření tohoto důležitého tvrzení
navrhli T. D. Lee a C. N. Yang experiment
s izotopem kobaltu 60Co. Experiment
provedla C. S. Wu z Kolumbijské university
v roce 1957. Kobalt reaguje na magnetické
pole. Proto byl izotop 60Co
podroben působení velmi silného magnetického
pole za nízkých teplot. Magnetické
momenty atomů kobaltu se při nízké
teplotě zorientovaly ve směru magnetického
pole. Předem tedy byl znám směr
magnetického momentu atomů kobaltu
(ve směru vnějšího magnetického pole).
Atom kobaltu podléhá beta rozpadu, při
kterém se ukázalo, že ve směru orientace
vnějšího pole vylétá méně elektronů než
ve směru opačném. Narušení pravolevé
symetrie tak bylo definitivně potvrzeno.
Beta rozpad
6 3 / 2 0 0 1
Částicová fyzika
Vraťme se ale k neutrinům. Zde je
narušení pravolevé symetrie stoprocentní.
Neutrina se totiž vyskytují jen v levotočivém
provedení. Pravotočivé neutrino
prostě nenajdete! Nemusíme ale věšet
hlavu. Tam, kde příroda ubrala na jedné
straně, přidala na druhé. U antineutrin je to
přesně obráceně. Všechna jsou pravo-
točivá.
Ještě jedné důležité vlastnosti neutrin
jsme se prozatím vyhnuli. Tou je klidová
hmotnost. Mají-li neutrina nulovou klidovou
hmotnost, pohybují se rychlostí
světla a navždy zůstanou sama sebou (alespoň
do příští srážky). Nemají-li ale
nulovou klidovou hmotnost, budou se
pohybovat rychlostí slabě podsvětelnou
a může dojít k tzv. oscilacím neutrin.
Například neutrino je chvilku neutrinem
elektronovým a pak zase mionovým, atd.
Právě tyto oscilace byly pozorovány v roce
1998 na aparatuře Super–Kamiokande.
Z pozorovaných oscilací plyne, že rozdíl
hmotnosti mionového a elektronového
neutrina je 0,07 ± 0,04 eV (V článku jsou
energie a hmotnosti, tak jak je v částicové
fyzice zvykem, uvedeny v elektronvoltech
(1eV = 1,6 × 10-19 C). Hmotnost a energie
spolu souvisí známým Einsteinovým vztahem
E=mc2.), což nutně znamená nenulovou
hmotnost mionového
neutrina a možná i elektronového.
Naměřená hmotnost je
velmi malá. Kdyby ale byla
větší jak 17 eV, stačila by jen
hmotnost všech neutrin ve
vesmíru k jeho kladnému zakřivení
a zabránila by neustálé
expanzi vesmíru. O tom se
v minulosti hodně spekulovalo,
dnes je jasné, že neutrina
tuto úlohu ve vesmíru neplní,
jejich hmotnost na takový
úkol nestačí.
Výskyt neutrin
Reliktní neutrina:
V době přibližně jednu sekundu
po Velkém třesku (vesmír
měl teplotu 1010 K) vzrostla
střední volná dráha neutrin natolik,
že přestala interagovat
s látkou. Do této doby byla
díky srážkám v termodynamické
rovnováze s ostatním zářením
a hmotou. Od této chvíle
neutrina žijí vlastním životem a postupně
chladnou. Dnes by reliktní neutrina
měla mít teplotu kolem 2 K, všude kolem
nás jich je 300 v každém cm3 a nesou
v sobě obraz vesmíru z doby jejich oddělení
od látky. Mnohem později došlo
k podobnému oddělení fotonů od látky,
které dnes pozorujeme jako reliktní
mikrovlnné záření o teplotě 2,73 K.
Teplota reliktního mikrovlnného záření je
vyšší než teplota reliktních neutrin,
protože mezitím došlo k anihilačním procesům,
které vesmír zahřály.
Sluneční neutrina: V centru Slunce
probíhá termojaderná syntéza vodíkových
atomů na hélium (pp řetězec a v menším
měřítku CNO cyklus), při které dochází ke
vzniku neutrin s energiemi až do 20 MeV.
Ta se z nitra Slunce šíří prostorem a zaplavují
celou sluneční soustavu. U naší
Země by každým centimetrem čtverečním
nastaveným směrem ke Slunci mělo za
každou sekundu protéct 70 miliard neutrin.
Většina z nich prolétne bez povšimnutí
naší Zemí, ale některá přece jen uvíznou
v neutrinových detektorech. Zde se
zachycená neutrina počítají v tzv. Slunečních
neutrinových jednotkách (SNU –
Solar Neutrino Unit, 1 zachycené sluneční
neutrino na 1036 atomů detektoru). Již
první experimenty v detektoru Homestake
ukázaly, že detektor zachytí přibližně třetinu
očekávaného počtu neutrin. Tento výsledek
byl později potvrzen na detektoru
Gallex (zcela jiného typu). Problém nedostatku
slunečních neutrin je s největší pravděpodobností
vysvětlitelný oscilacemi
neutrin (detektor je necitlivý k jiným typům
neutrin, která vznikla oscilacemi).
Neutrina z explozí supernov: Exploze
supernov jsou doprovázené překotnou termojadernou
syntézou a k jejím produktům
samozřejmě patří i neutrina. Odhaduje se,
že supernovu při explozi může jednorázově
opustit kolem 1057 neutrin. Poprvé
byla neutrina tohoto typu zaznamenána při
explozi supernovy SN 1987A ve Velkém
Magellanově mračnu. Detektor IMB
(Irvine–Michigan–Brookhaven) detekoval
8 neutrin za pouhých 5 sekund. Normální
frekvence je jedno neutrino za týden.
Neutrina atmosférická: Při interakci
částic kosmického záření s horními vrstvami
atmosféry vznikají asi 20 km nad zemí
spršky částic, jejichž součástí jsou i neutrina.
Jde sice o nepravidelné, ale zato vytrvalé
zdroje neutrin. Právě díky atmosférickým
neutrinům byly objeveny na
detektoru Super–Kamiokande v Japonsku
oscilace neutrin a nenulová hmotnost alespoň
jednoho neutrina.
Neutrina umělého původu: V dnešní
době již i člověk při své činnosti, někdy
chtěně a někdy nechtěně, produkuje neutrina.
Neodmyslitelně doprovází výbuch
atomové bomby, činnost všech jaderných
elektráren (antineutrina se střední energií
4 MeV) a vznikají zpravidla jako vedlejší
produkty v některých urychlovačích (typické
energie 10 MeV až 100 GeV).
Například na komplexu urychlovačů
v Brookhavenu vznikají stovky milionů
neutrin za hodinu.
Principy detektorů
Chlorové detektory: Chlorové detektory
jsou vlastně obří nádrže s roztokem látky
obsahující chlór, například s tetrachloretylenem.
Procházející neutrina se občas
zachytí v jádře chlóru a přemění jeden
z neutronů na proton a elektron:
n + νe →→ p+ + e–.
Touto reakcí se atom chlóru 37Cl
přemění na snadno detekovatelný radioaktivní
argon 37Ar s poločasem rozpadu 35
dnů. Chlorové detektory jsou citlivé na
Homestake – nádoba detektoru
Částicová fyzika
73 / 2 0 0 1
neutrina s energiemi vyššími než 0,8 MeV.
Na tomto principu je založen například
první neutrinový detektor Homestake.
Galiové detektory: Jsou založeny na
podobném principu jako detektory chlorové,
jen účinnou látkou je roztok solí
galia. Neutron v jádře galia se po
zachycení neutrina změní na proton
a z galia Ga 71 se stane snadno detekovatelné
radioaktivní germanium Ge 71
s poločasem rozpadu 11,4 dne. Galiové
detektory jsou citlivé na neutrina s energiemi
vyššími než 0,2 MeV, polapí tedy větší
množství neutrin než detektory chlorové.
Jako typický příklad galiových detektorů
jmenujme detektor Gallex nebo detektor
SAGE.
Vodní detektory: Zpravidla jde o velkou
nádobu naplněnou lehkou nebo těžkou
vodou. Využívá se slabé interakce neutrin
s neutronem, při které vzniká elektron
nebo mion s rychlostí vyšší než je rychlost
světla ve vodě. Za letícím elektronem nebo
mionem se vytváří charakteristická kuželovitá
rázová vlna elektromagnetického
záření (tzv. Čerenkovovo záření), která je
detekována fotonásobiči na stěně nádoby.
Z velikosti kužele lze zjistit, zda šlo o neutrino
elektronové nebo mionové. Nádoba
s vodou je umístěna hluboko pod povrchem
Země. Typickými detektory tohoto
typu jsou Super–Kamiokande, SNO
a IMB. Detektory na stejném principu
existují i pod mořskou hladinou nebo
hluboko pod antarktickým ledem (například
detektor AMANDA) a využívají
přirozeného výskytu molekul vody.
Detektory založené na inverzním beta
rozpadu: Detektory využívají záchytu
antineutrina protonem, produktem reakce
je neutron a pozitron:
Sledují se charakteristické záblesky
vzniklé anihilací pozitronu a záchytem
neutronu v jádře vhodného prvku. Na
tomto principu bylo objeveno první neutrino
v jaderné elektrárně Savannah River
v roce 1956.
Detektory s neutrinovými svazky:
Neutrinové svazky vznikají v protonových
urychlovačích při interakci protonů s beryliovým
terčem. Detekují se produkty interakce
neutrinového svazku s protony, neutrony
a elektrony při vysokých energiích.
Na tomto principu bylo objeveno mionové
neutrino v Brookhavenu v roce 1962.
Slavné detektory
Homestake (1967–1993): První detektor
neutrin byl postaven v opuštěném zlatém
dole v Jižní Dakotě. Šlo o vodorovně
uloženou válcovou nádobu naplněnou 615
tunami tetrachloretylenu. Detektor byl uveden
do provozu v roce 1967 za vydatného
přispění R. Davise. Administrativně spadá
pod Brookhavenské laboratoře. Jde o chlorový
detektor, ve kterém měl být podle
teorie měřen tok neutrin 8 SNU. Skutečně
naměřená hodnota byla jen 2,5 SNU. Tím
byl poprvé v historii otevřen výše zmíněný
problém slunečních neutrin.
Gallex (1991–1997): Mezinárodní detektor
byl umístěný v Itálii mezi městy Teramo
a Řím v blízkosti tunelu pod horou
Grand Sasso. Nádoba obsahovala 30 tun
vodného roztoku galia ve formě galiumtrichloridu.
Pro tento detektor teorie
předpovídala tok zachycených slunečních
neutrin 132 SNU. Naměřená hodnota byla
(78 ± 6) SNU a potvrdila tak nezávisle
výsledky měření detektoru v Homestake.
Od roku 1998 je na stejném místě provozován
ryze italský detektor GNO (Gallium
Neutrino Observatory), ve kterém bude
postupně množství roztoku galia zvýšeno
na 100 tun.
Super-Kamiokande (1996): Japonská
neutrinová observatoř z roku 1996 umístěná
1700 m pod povrchem hory Ikena
Jama ve starém zinkovém dole poblíž
městečka Kamioka. Nádoba detektoru
obsahuje 50 000 tun vody, na stěnách je
13 000 fotonásobičů, průměr nádoby je 40
metrů. Detektor detekuje Čerenkovovo
záření elektronu nebo mionu vzniklého
srážkou elektronového nebo mionového
neutrina s neutronem. Z tvaru kužele
Čerenkovova záření lze snadno odlišit elektronové
a mionové neutrino. V průměru je
zachyceno jedno atmosférické neutrino
(vzniklé z kosmického záření v atmosféře)
za hodinu a půl. V roce 1998 byl oznámen
objev oscilací neutrin: byla pozorována
jiná skladba neutrin ze směru nad detektorem
než ze směru skrze Zemi. Neutrina
prošlá Zemí měla čas na oscilace.
AMANDA (Antarctic Muon and Neutrino
Detector, 1995): Detektor vrtaný
v antarktickém ledu. První předběžné vrty
pocházejí již z let 1991 a 1993. Problémy
s bublinami v ledu byly překonány až
Super–Kamiokande – kužele Čerenkovova záření zachycené fotonásobiči
8 3 / 2 0 0 1
Částicová fyzika
v roce 1995, který lze považovat za
počátek práce neutrinového detektoru. Do
antarktického ledu jsou hloubeny horkovodním
vrtákem vrty o průměru 50 cm do
hloubky asi 2 km. Vrty zamrznou za dva
dny. Ve vrtu zůstává zamrzlá struna
s optickými moduly. Každý modul je spojen
s povrchem nezávislým elektrickým
kabelem a optickým vláknem, které vede
k YAG laseru na povrchu. Optické vlákno
slouží ke kalibraci optického modulu.
Veškerá pomocná elektronika je na
povrchu. Vrty jsou soustředěny v kruhové
oblasti o průměru 120 m. Neutrino interagující
s neutronem vytvoří relativistický
elektron či mion, který za sebou zanechává
v ledu charakteristický kužel
Čerenkovova záření. Právě ten je detekován
zamrzlými optickými moduly.
Rozmístění modulů umožňuje prostorovou
rekonstrukci kužele. Získané
úhlové rozlišení pro neutrina z kosmického
záření je pod 1°. Zařízení je schopné
detekovat kromě běžných neutrin s energiemi
několik MeV i vysoce energetická
neutrina s energiemi vyššími než 1000
GeV a otvírá nám tak zcela nové okno pro
pozorování vesmíru.
Další významné detektory: Neutrinových
detektorů je dnes na světě mnoho
desítek. Kromě výše uvedených detektorů
k těm známějším patří ještě:
• SNO (Sudbury Neutrino Observatory)
– podzemní těžkovodní Čerenkovův detektor
v Ontariu v USA. Je určen zejména
pro detekci slunečních neutrin.
• SAGE (Soviet American Gallium
Experiment) – galiový sovětsko americký
detektor, je umístěn na Kavkaze hluboko
pod vesničkou Bakšan. Detekuje sluneční
neutrina od energie 233 keV. V provozu je
od roku 1990.
• NOMAD (Neutrino Oscillation MAgnetic
Detector) – detektor u synchrotronu
SPS v komplexu CERN. Detektor pracoval
do roku 1999.
• IMB (Irvine-Michigan-Brookhaven) –
podzemní vodní detektor, proslavil se
detekcí neutrin ze supernovy SN 1987A
a nezávislým potvrzením oscilací neutrin
z analýzy starších dat.
• CHOOZ – detektor v Ardenách v severní
Francii pod jadernou elektrárnou
Chooz. Pracuje od roku 1996.
Neutrina tvoří svět sám pro sebe. Je
všude kolem nás a my ho příliš nevnímáme.
Výzkum neutrin
nám ale může
pomoci korigovat
naše představy o
světě elementárních
částic, zkoumat
termojaderné
reakce v nitru hvězd,
sledovat procesy při
explozích supernov.
Jednou, možná v
nadcházejícím století,
se snad astronomům
podaří detekovat
reliktní neutrina.
Pak bychom
neutrinovýma očima uviděli svět pouhou
sekundu po jeho zrodu. Fantazie? Snad,
i když nikdy neříkejme nikdy.
Dodatek – Nobelovy ceny udělené
protagonistům příběhu
• 1906: J. J. Thompson – objevitel elek-
tronu.
• 1908: E. Rutherford – objevitel atomového
jádra, odlišil alfa a beta rozpad.
• 1935: J. Chadwick – objevitel neutronu,
nalezl strukturu deuteronu.
• 1938: E. Fermi – pojmenoval neutrino,
konstruktér prvního jaderného reaktoru,
významné práce v kvantové teorii.
• 1945: W. Pauli – navrhl existenci neutrina,
významné práce v kvantové teorii.
• 1957: T. D. Lee a C. N. Yang – objevitelé
mionového neutrina, práce k narušení
levopravé symetrie, významné
práce v kalibračních teoriích.
• 1979: S. L. Glashow, A. Salam, S. Weinberg
– teorie elektroslabé interakce.
• 1984: C. Rubbia, S. Meer – objevitelé
částic slabé interakce.
• 1995: F. Reines – objevitel neutrina;
M. Perl - objevitel tauonu (těžkého elek-
tronu).
Další informace
http://www.aldebaran.cz, sekce ASTRO. Elementární
částice, interakce, fotogalerie.
http://wwwlapp.in2p3.fr/neutrinos/anexp.html,
přehled neutrinových experimentů.
http://www.hep.anl.gov/ndk/hypertext/solar_
experiments.html, přehled detektorů slunečních
neutrin.
s
Super–Kamiokande – kontrola fotonásobičů na člunu uvnitř ne zcela zaplněného detektoru
Jaderná elektrárna Chooz ve Francii