Evropský teleskop KM3NeT – síť tisíců skleněných koulí rozprostřených v kilometrových hloubkách – sleduje záblesky světla, které trvají jen zlomky sekundy.
Každý z nich může být poselstvím z míst, kam se nedostane žádný jiný přístroj na světě.
V únoru 2023 se v temnotě Středozemního moře odehrálo něco mimořádného: detektory zachytily nejenergetičtější neutrino v dějinách. Jediný mikroskopický signál, který může změnit způsob, jakým chápeme původ hmoty i samotné existence.
Co se stalo: záblesk, který neměl existovat
13. února 2023. Vědci sledující data z mořského dna zaznamenali neobvyklý pulz energie.
Z hlubin dorazil signál s hodnotou 220 petaelektronvoltů (PeV) – číslo tak ohromné, že přesahuje možnosti většiny pozemských urychlovačů částic.
Pro srovnání: energie, kterou by mělo toto jediné neutrino, by stačila k rozsvícení žárovky, přestože částice sama je tak nepatrná, že jí projde Zemí, aniž by zanechala jedinou stopu.
Záznam dostal označení KM3-230213A a stal se okamžitě předmětem intenzivního zkoumání. „Nečekali jsme něco takového,“ přiznal fyzik Paschal Coyle z francouzského Národního centra pro vědecký výzkum (CNRS).
„Museli jsme přepočítat všechny simulace. Ten signál byl zcela mimo očekávané hodnoty.“
Co jsou vlastně neutrína?
Neutrina jsou podivuhodné částice – bez náboje, téměř bez hmotnosti, schopné proletět celou planetou, aniž by s ní interagovaly. Každou sekundu jich miliardy procházejí našimi těly, aniž bychom to zaznamenali.
Fyzici je přesto považují za klíč k pochopení základních zákonů vesmíru.
Neutrina totiž nesou „čistou“ informaci o nejextrémnějších procesech v kosmu – o výbuších supernov, srážkách černých děr i o počátcích vesmíru samotného.
Jejich chování může napovědět, proč po Velkém třesku nezmizela hmota, ale antihmota ano. Jinými slovy – proč jsme tu vůbec my.
Proč je to důležité: tajemství existence hmoty
Podle fyzikálních zákonů měl po Velkém třesku zůstat vesmír prázdný.
Hmota a antihmota se měly navzájem vyrušit a zničit. Jenže nestalo se tak.
Někde došlo k drobné asymetrii – a právě neutrina mohou být klíčem k jejímu pochopení.
Pokud se prokáže, že neutrino je vlastní antičásticí (tzv. Majoranovská částice), mohlo by to vysvětlit, proč po srážkách hmoty a antihmoty zůstal zbytek, který vytvořil galaxie, hvězdy i planetu Zemi.
„Neutrina jsou nejzajímavější částice současnosti,“ říká Coyle. „Nerozumíme jejich hmotnosti, ani tomu, jak přesně se mění jedno v druhé. Ale právě v těchto detailech může ležet odpověď na otázku, proč existuje něco místo ničeho.“
Jak to víme: teleskop v mořských hlubinách
Když vědci poprvé navrhli postavit teleskop na dně moře, znělo to jako šílenství. Ale fyzik Aart Heijboer z nizozemského institutu pro subatomární fyziku Nikhef to shrnul prostě: „Chtěli jsme zachytit částice, které nikdo nikdy neviděl. A voda je ideální prostředí.“
Jak funguje podmořský teleskop
Když se neutrino srazí s atomem ve vodě, vznikne sprška sekundárních částic a modrý záblesk zvaný Čerenkovovo záření. Tento krátký světelný signál dokážou zachytit extrémně citlivé optické senzory.
Celý systém KM3NeT tvoří vertikální „věže“ – kabely s připojenými skleněnými koulemi o velikosti basketbalového míče, v nichž jsou fotonásobiče citlivé na jediný foton světla.
Tyto linie stoupají ze dna do výšky jednoho kilometru, jako podvodní mrakodrapy z kabelů a světelných čidel.
Záznamy se v reálném čase odesílají do výzkumných center v Evropě, kde superpočítače analyzují, zda záblesk odpovídá skutečnému neutrinovému úderu – nebo jde o obyčejný šum mořského prostředí.
Dva teleskopy v jednom: ARCA a ORCA
Projekt KM3NeT má dvě samostatné části, které se doplňují jako dvě hemisféry mozku.
ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) – umístěná u pobřeží Sicílie – sleduje vysokoenergetická neutrína z vesmíru. Její úkolem je mapovat původ nejenergetičtějších částic, jako byla KM3-230213A.
ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) – nedaleko francouzského Toulonu – zkoumá oscilace neutrín, tedy jejich přeměnu mezi třemi „příchutěmi“: elektronovou, mionovou a tau.
Tyto oscilace jsou klíčem k pochopení jejich hmotnosti a mohou odhalit, jak je uspořádáno „pořadí“ neutrinových mas – což je dosud chybějící článek standardního modelu fyziky.
Do roku 2027 má být nainstalováno přes 6 000 senzorových modulů, což z KM3NeT učiní největší podmořský detektor částic v historii.
Hledání původu rekordní částice
Kde se vzalo neutrino s tak obrovskou energií? Vědci zvažují několik hypotéz – žádná však zatím není potvrzena.
Blazarová teorie:
Může jít o částici vzniklou v jádru aktivní galaxie – tzv. blazaru – kde supermasivní černá díra chrlí proudy energie směrem k Zemi. Pokud by se to potvrdilo, šlo by o první důkaz propojení blazarů s neutrinovými emisemi.
Kosmogenní teorie:
Jiná možnost říká, že neutrino vzniklo při srážkách kosmických paprsků s fotony – proces, který by znamenal, že „vesmírné urychlovače“ jsou mnohem častější, než se myslelo.
Hypotéza náhody:
A nakonec tu je i prostý fakt, že jsme měli štěstí – teleskop mohl zachytit vzácnou kolizi, která se vyskytne jednou za desetiletí.
„Ať je původ jakýkoli,“ říká Heijboer, „každý takový úlovek posouvá naše chápání hranic energie a prostoru.“
Co je stále záhadou
Neutrina zůstávají i po devadesáti letech od svého objevu nejméně pochopenými částicemi ve fyzice. Vědci stále neznají jejich přesnou hmotnost, pořadí mas ani to, zda jsou vlastní antičásticí.
Pokud by se podařilo prokázat, že neutrino a antineutrino jsou totožné, šlo by o revoluci ve fyzice – a zároveň by to poskytlo chybějící dílek skládačky, proč vesmír nezanikl hned po svém vzniku.
Právě experiment ORCA se zaměřuje na toto klíčové měření.
Zkoumá rozdíl mezi tím, jak se neutrína chovají, když procházejí Zemí z různých směrů, což umožňuje určit jejich hmotnostní hierarchii.
„Všechna měření, která srovnávají neutrino a antineutrino, jsou zatím zmatená,“ přiznává Coyle. „Dokud nebudeme znát jejich hmotnostní pořadí, nedokážeme pochopit ani původ převahy hmoty ve vesmíru.“
Evropa naslouchá vesmíru z mořského dna
Podmořský teleskop KM3NeT je zároveň důkazem evropské vědecké odvahy.
Zatímco americký IceCube se nachází v antarktickém ledu, evropský přístroj využívá čistotu mořské vody a umožňuje sledovat jinou polovinu oblohy – včetně oblasti kolem středu Galaxie.
Evropa tak získává strategickou pozici v astročásticové fyzice.
Projekt spojuje více než 20 zemí, od Francie a Itálie po Českou republiku a Nizozemsko.
Data z teleskopu jsou zároveň otevřená pro vzdělávací i technologické aplikace – například pro sledování mořských proudů, seizmických aktivit nebo bioluminiscence hlubokomořských organismů.
„Naše technologie slouží i oceánografům a biologům,“ vysvětluje Heijboer. „Díky ní se z KM3NeT stal nejen teleskop, ale multidisciplinární observatoř života a vesmíru.“
Každý záblesk je zpráva z dávného vesmíru
Pod hladinou Středozemního moře panuje ticho. Ale v tomto tichu se občas objeví záblesk modrého světla, který trvá méně než miliardtinu sekundy. Pro vědce je to okamžik, kdy se moře stává zrcadlem vesmíru.
Každý z těchto záblesků může být poselstvím z černé díry, která pohlcuje hvězdu, nebo z exploze supernovy, která kdysi poslala těžké prvky do prostoru, aby z nich nakonec vznikl i člověk.
Možná právě díky těmto zábleskům jednou pochopíme, proč vůbec existuje světlo – a proč není všechno jen temnota.
Zdroje: Horizon Magazine, Km3net, IceCube, PhysicWorld, Esa, img klingai AI generated
Kód Enigma
GrapesMag|
Zprávy - Aktuálně.cz|
MMAMAG.cz|
SvětFormule.cz|
Čas pro bydlení|
Techzpravy.cz|
Náš REGION|
NESPECHEJ.cz|