Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Příběh nepolapitelných neutrin -- díl první

Dnes jsem učinil cosi, co by teoretik neměl ve svém životě nikdy udělat. Pokusil jsem se nevysvětlitelné objasnit nepozorovatelným. Nositel Nobelovy ceny švýcarský fyzik Wolfgang Pauli (1900-1958) v dopise delegátům fyzikální konference v Tübingen ze 4. 12. 1930, kdy přišel s hypotézou o existenci neutrina.

Ilustrační foto...V první třetině dvacátého století slavila atomová fyzika skvělé úspěchy. Zatímco ještě na počátku století proslulý německý fyzik Ernst Mach (1838-1916), působící do roku 1895 v Praze, pochyboval o existenci atomů, v roce 1930 se už vědělo, že atomy se skládají z atomových jader a elektronových obalů, přičemž průměr jádra představuje přibližně stotisícinu rozměru atomu, ale zato obsahuje téměř veškerou jeho hmotu. Z experimentálních poznatků vyrostla v průběhu dvacátých let jedna z nejodvážnějších myšlenkových konstrukcí v lidských dějinách -- kvantová mechanika, jež nás uvedla do světa tak výrazně odlišného od běžné lidské zkušenosti, že její dobré pochopení činí dodnes většině lidí nemalé potíže. Navzdory tomu kvantová mechanika znamenitě funguje, jak se o tom může nepřímo přesvědčit každý, kdo někdy v životě zakopl o polovodič, integrovaný obvod, laser, počítač nebo mobilní telefon.

Koncem dvacátých let však právě tato mechanika narazila na vážný problém, když se zdálo, že při vcelku standardním procesu samovolného uvolnění elektronu z atomového jádra (to je docela obyčejná radioaktivita; tzv. rozpad beta), je narušen posvátný fyzikální zákon zachování hmoty a energie. Právě tehdy přišel Pauli s naprosto ztřeštěným řešením, jak plyne z úvodního citátu.

Brzy se však ukázalo, že Pauliho pověstná intuice nezklamala. V přírodě vskutku existují částice, které nenesou elektrický náboj a ač nepozorovatelné tehdejší technikou, řeší problém zachování hmoty a energie v rozpadu beta. Tři roky po Paulim, když už byl mezitím objeven neutron jako součást atomových jader spolu s protony, rozpracoval Pauliho ztřeštěnou domněnku neméně proslulý italský fyzik Enrico Fermi (1901-1954), jenž pro onu neviditelnou hypotetickou částici navrhl jméno neutrino (miniaturní neutron).

Tím začíná dlouhá a dosud zdaleka ne ukončená historie zkoumání neutrin, jež navzdory své nepatrnosti doslova otřásají samotnými základy současného popisu mikrosvěta i megasvěta. Pro fyziky představují neutrina jednu z největších výzev při snaze o pochopení podstaty světa, jak o tom svědčí následující cesta, doslova olemovaná zatím 11 Nobelovými cenami.

Ilustrační foto...V letech 1938-9 uveřejnili Hans Bethe (*1906) a Carl von Weizsäcker (*1912) epochální práce o původu zářivé energie Slunce a hvězd v podobě termonukleárních reakcí jaderného slučování vodíku na hélium. V nich mimo jiné zjistili, že při řetězcích a cyklech příslušných reakcí se nutně uvolňují neutrina, jež by bylo teoreticky možné zachytit, kdybychom pro ně dokázali na zemi nastražit vhodnou past. To se však zdálo nemožné až do roku 1956, kdy Frederik Reines (1918-1998) a Clyde Cowan (1919-1974) zachytili několik neutrin z mohutného zdroje ve výkonném atomovém reaktoru v Savannah River v Jižní Karolině, která hravě pronikla tlustým pancéřovým plátem z vyřazené bitevní lodi. Když o svém objevu napsali W. Paulimu, odpověděl jim telegraficky: "Díky za zprávu. Zadostiučinění nemine toho, kdo ví, že musí trpělivě čekat."

První funkční past na sluneční neutrina vybudoval Američan Raymond Davis v dole na zlato Homestake v Jižní Dakotě v hloubce 1500 m pod zemí. Tlustá vrstva zeminy nad detektorem je totiž jedinou možností, jak odstínit běžné částice kosmického záření, které by v detektoru na povrchu zcela přehlušily slaboučký signál od neutrin, jež díky svým vlastnostem snadno pronikají i celou tloušťkou zeměkoule.

Ilustrační foto...Zachycení slunečních neutrin v Homestake probíhá v nádobě, obsahující perchloretylén -- látku, užívanou pro chemické čištění oděvů. Nádoba Davisovy čistírny ovšem obsahuje úctyhodných 380 krychlových metrů a pracuje téměř nepřetržitě již od roku 1968.

Už první výsledky zveřejněné o tři roky později, však astronomy i fyziky doslova vyděsily. V podzemní pasti se totiž pravidelně zachycuje jen třetina očekávaného počtu slunečních neutrin a tento výsledek se navzdory všemožným kalibracím a revizím za celých třicet let provozu nezměnil. Tak vznikl sluneční neutrinový skandál, na jehož řešení se spojily síly jak astrofyziků tak částicových fyziků z celého světa.

Když byly postupně vyloučeny možné soustavné chyby aparatury, zbývala dvě doslova nepříjemná řešení. Buď je špatně teorie termonukleárních reakcí ve hvězdách, jinak vesměs skvěle potvrzovaná celou soudobou hvězdnou astrofyzikou, anebo je něco špatně s neutriny, tj. jejich vlastnosti jsou ještě podivnější, než si fyzikové do té doby uměli představit. Zároveň se začaly hromadit nejprve nepřímé důkazy, že ve skutečnosti se neutrina vyskytují ve třech různých typech, nazvaných podle způsobu vzniku neutriny elektronovými, mionovými a tauonovými. Z toho pak vyplývala možnost, že ačkoliv neutrina tak snadno pronikají jakýmikoliv překážkami (našim tělem projde za život asi kvadrilion neutrin a žádné v nás přitom neuvízne), přece jen jejich klidová hmotnost není přesně nulová, jako je tomu u fotonů. Neutrina zřejmě mají sice velmi nepatrnou, ale přece jen kladnou hmotnost, jež se navíc u různých typů neutrin navzájem liší.

Odtud byl jenom krůček k nápadu V. Gribova a B. Pontecorva (1969) a propracované domněnce L. Wolfensteina (1978), S. Mišejeva a A. Smirnova (1985), dnes běžně označované jako MSW, že neutrina mohou samovolně přeskakovat (oscilovat) mezi těmito třemi typy, a tím se ukrýt před detekcí v Davisově pasti, která je citlivá pouze na elektronová neutrina a antineutrina.

(dokončení příště)

Jiří Grygar

 IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Stále pěkná kometa C/2001 Q4 (NEAT)
Ilustrační foto...
Boj se světelnými mlýny
Ilustrační foto...
Situace na trhu s malými tělesy Sluneční soust
Ilustrační foto...
Mars Global Surveyor (1996 – 2006)
Ilustrační foto...
Jak dopadly Leonidy 2000?
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691