Nobelovku získali fyzici, kteří načapali částice, jak mění „vůni“

Autor:
  12:12
Ve Stockholmu se udělovala druhá letošní Nobelova cena, a to za fyziku. Jejími letošními nositeli jsou fyzici, kteří odhalili, že jedny z nejběžnějších částic ve vesmíru - neutrina - se dokážou měnit z jednoho typu na druhé. Takaaki Kajita a Arthur MacDonald (a jejich kolegové, nutno dodat) tím přepsali učebnice.

Pohled do nitra detektoru Super-Kamiokande, který je určen mimo jiné i k detekci neutrin. Nádrž na snímku je naplněna superčistou vodou a její stěny pokryty desítkami tisíc světelných detektorů. Ty zachycují záblesky světla, které (poměrně vzácně) vznikají při srážce neutrina s elektrony ve vodě. Na snímku je nádrž během plnění. | foto: Kamiokande Observatory

Nositeli Nobelovy ceny za fyziku jsou dva experimentální fyzici, kteří potvrdili dlouhodobé podezření a velmi přesvědčivě dokázali, že neutrina se během svého dlouhého života mohou měnit z jednoho typu - odborně se tomu říká vůně - na jiný. (Tento proces se nazývá oscilace, ale to není až tak důležité.)

Kajitův a McDonaldův úspěch se může zdát jako triviální záležitost, ale detekce neutrin je velmi, velmi obtížná. Tyto částice běžnou hmotou kolem nás prolétají neustále, ale „srazí“ se s ní jen zcela výjimečně. Detekce neutrin tak probíhá na velmi citlivých, pečlivě konstruovaných a specializovaných detektorech, kterých je po světě jenom několik. (MacDonald jeden z nich, kanadský SNO, dlouhodobě vede a byl jedním z jeho duchovních otců. Kajita pracoval spíš na interpretaci údajů z japonského detektoru Super-Kamiokande.)

Příprava detektorů detektoru Super-Kamiokande. V roce 2001 zažil detektor velkou nehodu, kdy bylo zničeno celkem 6 600 fotonásobičů.

Vraťme se ovšem k oceněnému objevu. Náznaky toho, že neutrina mění vůni byly poprvé pozorovány v roce 1960 na experimentu v dole Homestake v Jižní Dakotě. Postupně ho potvrdily další experimenty. Trvalo to ovšem poměrně dlouho, první přesvědčivé výslekdy podaly v letech 1998 japonský Super-Kamiokande a v roce 2001 SNO. Velmi zjednodušeně dokázaly, že při pečlivě provedené inventuře některé typy neutrin chybí a jiné přebývají.

Je to dané tím, že neutrina během svého letu obrazně řečeno mění kabát. Vznikají při srážkách či rozpadech částic ve třech různých „vůních“, ale ta se postupně mění. Na Zemi pak můžeme vlastně neutrino jiného typu, než které vylétlo od zdroje. (Silným je třeba naše Slunce.) „Experimenty obou letošních laureátů byly první, které přesvědčivě doložily, že výsledky měření se výrazně odlišují od předpovědi bez oscilace – čili naznačují, že teoreticky předpovězená oscilace neutrin skutečnost velmi dobře vysvětluje,“ vysvětluje Karel Soustružník z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy.

Fyzikální důsledek existence proměny neutriny je na pohled trochu nelogický, ale z matematického hlediska z pozorování vyplývalo, že jednotlivé vůně neutrin se liší svou hmotností - což zase znamená, že neutrina vůbec nějakou hmotnost mají. „Pravděpodobnost oscilace závísí na rozdílu hmotnosti neutrin. Pokud by byly stejne, tedy například nulové, oscilace by nenastavaly,“ přibližuje Karel Soustružník důsledky pozorování.

Fakt, že neutrina mají hmotnost, byl poměrně velkým překvapením. Dlouho jsme je popokládali za nehmotné částice. Přitom nevíme, proč by to tak mělo být jinak, a jaký princip těmto částicím vlastně hmotnost dává a proč je výrazně nižší než u jiných částic. I proto se neutrina mohou stát velmi zajímavým oknem do světa fyziky, která přesahuje naše současné znalosti.

Pohled na detektor SNO 2 100 metrů pod povrchem u kanadského Sudbury v provincii Ontario.

Naplněný detektor Super-Kamiokande v japonském umístěná sto metrů pod povrchem hory Ikena Jama ve starém zinkovém dole poblíž městečka Kamioka. Nádoba detektoru obsahuje 50 tisíc tun vody, na stěnách je 13 tisíc fotonásobičů, průměr nádoby je 40 metrů.

I proto se dnes na neutrina soustředí zájem částicových fyziků. „V posledních deseti až patnácti letech jsou to nejvíce zkoumané částice,“ říká Karel Soustružník z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Zatím jsme ale jen na začátku. Abychom to ilustrovali: vědci například neví, jaká je absolutní hmotnost neutrin (rozhodně je velmi blízká nule). „Pravděpodobně je jejich hmotnost generována jiným způsobem, než u jiných částic, a neví se přesně jak“, říká Karel Soustružník. Vědci také vědí, jaký je rozdíl hmotností mezi jednotlivými typy. (Ve skutečnosti je to ještě trochu složitější: ví, že dva ze tří stavů jsou si hmotnostně velmi blízké a že jeden je vyšší než druhá. Třetí stav je jim oběma vzdálenější, ale není jasné, jestli je vyšší nebo nižší.)

Pohled do detektoru neutrin v čínském Daya Bay, Jde o detektor, který zachycuje neutrina z blízkých jaderných reaktorů.

Objev proměny vůní neutrin také nemá zatím žádný praktický dopad a lze si jen poměrně těžko představit, že by v dohledné době měl. Spíše jde o ocenění základní vědě, základní lidské touze objevovat nové a nepoznané.

Na rozdíl od ceny udělené v loňském roce, kdy ji získali rovným dílem Japonci Isamu Akasaki, Hiroši Amano a Šuji Nakamura (což byl trochu japonský vědecký „rebel“). Na začátku 90. let jejich práce vedla k vytvoření fungující světelné diody vydávající modré světlo. Kombinací s již dříve existující technologií zelených a červených diod se tak poprvé naskytla možnost vytvořit bílé LEDky. Tento objev spustil zásadní technologickou změnu, kterou dnes můžeme vidět prakticky na každém kroku, jak jsme psali v minulém roce.

Upozornění: Do článku jsme doplnili další informace a opravili chybu ve jménu jednoho z laureátů.

Nejčtenější

KVÍZ: Znáte legendární i obyčejnější výrobky československých továren?

Vyzkoušejte si, jak znáte slavné i méně slavné zástupce československé techniky. V kvízu se zaměříme na dopravní prostředky.

Kam se hrabe Válka skladů. Vykládali jsme náhradní díly na unikátní bombardér

Letošní Aviatická pouť představila Česku nový přírůstek podhořanské letecké sbírky R.A.F. Station Czechoslovakia – britský bombardér Avro Anson, který je jediným letuschopným exemplářem verze Mk. I...

Parní lokomotivy s budkou na přídi nepůsobily uklidňujícím dojmem

Parní lokomotivy se stavěly i s kabinou vpředu. Výhodou byl výtečný výhled strojvedoucího, to se s klasikou vůbec nedalo srovnat. Druhá zásadní výhoda přicházela ke slovu při jízdě v dlouhých...

Apple uvedl „tekuté sklo“, zcela mění design systému pro všechna zařízení

Technologický gigant Apple se rozhodl zcela přepracovat vizáž operačního systému pro všechna svá zařízení. Je to největší změna designu od roku 2013, kdy byl představen systém iOS 7. Soustředí se na...

Slavná letadlová loď Enterprise jde do šrotu. Bude to náročná operace

Osud nejstarší americké letadlové lodě s jaderným pohonem je definitivně zpečetěn. Námořnictvo podepsalo kontrakt na její demontáž. Část recyklované ocele skončí v novém plavidle stejného jména.

Móda mezi šrapnely. Pro materiál na zákopový prsten někdy riskovali i život

Z hlediska vojenských dějin lze o prstenech říci, že se jedná o ozdobu historicky pevně spojenou s prostředím armády. Podle řecké mytologie byl prvním nositelem prstenu bájný Prométheus a...

14. června 2025

Příběh mého modelu: Svítily mu oči. MiG-21 byl pro pilota překvapením

Soutěž

Přinášíme vám první příběh z naší letní modelářské soutěže. Modelář Aleš Růženec se s námi podělil o okolnosti vzniku svého modelu letounu MiG-21. Brzy se můžete těšit na další příspěvky čtenářů do...

14. června 2025

AI udělala chybu za miliardu dolarů. Zapamatovala si celé knihy. Hrozí soud

Velké jazykové modely na pozadí všelijakých chatbotů se často učí na datech chráněných autorských zákonem. Podle svých vývojářů se pohybují v mezích zákona. Umělá inteligence totiž z absorbovaného...

13. června 2025  9:42,  aktualizováno  9:42

Slavný konstruktér vytvořil unikátní sluchátka, zvuk ovlivníte boltci

Vyzkoušeli jsme první „open-around ear“ sluchátka na trhu. Slibují neslýchané podání hudebního prostoru a pocit, jako by zdroj zvuku stál přímo před posluchačem. Podařilo se, nebo se na inovativní...

13. června 2025

Oficiální aerotaxi olympiády 2028 zařídí stroj s podivnými vrtulemi

Pod pojmem aerotaxi si v současnosti představíme nejspíš běžné vrtulníky, které dopraví člověka z jednoho místa ve městě na druhé. Stále víc ale chtějí do této oblasti proniknout nové koncepty. Jeden...

13. června 2025

Podívejte se do tváře sv. Václava. Takto měl před tisícem let vypadat

Postup, kdy vědci využijí lebku jako základ pro modelování pravděpodobného vzhledu tváře dávno mrtvého člověka, není nový. Mezinárodní tým se už takto pokoušel přiblížit vzhled několika historických...

12. června 2025  15:39

Armáda snila před 100 lety o bombardéru. Projekt Aera skončil neúspěchem

Dne 12. června 1925 vzlétl z letiště ve Kbelích první československý dvoumotorový bombardér domácí konstrukce – Aero A-24. Lidové noviny slavily technický úspěch i soběstačnost mladého státu. Jenže...

12. června 2025

Tuto změnu pocítí každý. Prohlížeče, jak je známe, možná brzy skončí

Internetové prohlížeče se od svého prvního široce rozšířeného nástroje na brouzdání webovými stránkami Mosaicem značně posunuly, ale stále je jejich primárním cílem dostat uživatele na požadovanou...

12. června 2025

Mobil vás odposlouchává nonstop. AI může řídit nákupy, práci i volný čas, líčí expert

Premium

Jsme svědky nové převratné revoluce. Zatímco před dvěma stovkami let nahradila pára lidské svaly, tentokrát umělá inteligence supluje lidský mozek. „Změny budou mnohem rychlejší, než si dovedeme...

11. června 2025

Říkej si, co chceš, ale nebude tě slyšet. To má být budoucnost svobody slova

Šéfka mikroblogovacího systému Bluesky poskytla obsáhlé interview webu Wired.com. Mimo jiné v něm zmínila i zásadu, kterou se hodlá řídit v oblasti svobody slova. Kupodivu připomíná deklarovaný...

11. června 2025  15:32

Únik kyslíku zastavil soukromou vesmírnou misi s účastí Maďara a Poláka

Mise Ax-4 k Mezinárodní vesmírné stanici byla odložena kvůli úniku tekutého kyslíku LOX. Vedle Američanky a Inda se měl do vesmírného prostoru dostat teprve druhý dobyvatel vesmíru z Polska a třetí z...

11. června 2025  8:50

Slavná letadlová loď Enterprise jde do šrotu. Bude to náročná operace

Osud nejstarší americké letadlové lodě s jaderným pohonem je definitivně zpečetěn. Námořnictvo podepsalo kontrakt na její demontáž. Část recyklované ocele skončí v novém plavidle stejného jména.

11. června 2025
Nastavte si velikost písma, podle vašich preferencí.