Vysvetlenie: Čo robí teleskop v najhlbšom jazere na svete?

Baikal-GVD je jedným z troch najväčších neutrínových detektorov na svete spolu s IceCube na južnom póle a ANTARES v Stredozemnom mori.

Účastníci súťažia na ľade zamrznutého jazera Bajkal počas Bajkalského ľadového pohára v Irkutskej oblasti, Rusko 23. marca 2021. (Foto: Yuri Novikov)

Koncom minulého týždňa ruskí vedci spustil jeden z najväčších podvodných neutrínových teleskopov na svete nazývaný Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) vo vodách jazera Baikail, najhlbšieho jazera na svete, ktoré sa nachádza na Sibíri.

Stavba tohto teleskopu, ktorá sa začala v roku 2016, je motivovaná misiou podrobne študovať nepolapiteľné základné častice nazývané neutrína a prípadne určiť ich zdroje. Štúdium tohto pomôže vedcom pochopiť pôvod vesmíru, pretože niektoré neutrína sa vytvorili počas Veľkého tresku, iné sa naďalej tvoria v dôsledku výbuchov supernov alebo v dôsledku jadrových reakcií na Slnku.

Newsletter| Kliknutím dostanete do doručenej pošty najlepšie vysvetlivky dňa

Baikal-GVD je jedným z troch najväčších neutrínových detektorov na svete spolu s IceCube na južnom póle a ANTARES v Stredozemnom mori.

Čo sú základné častice?

Doteraz sa chápalo, že vesmír sa skladá z nejakých základných častíc, ktoré sú nedeliteľné. Vo všeobecnosti možno častice hmoty, o ktorých vedci už vedia, rozdeliť na kvarky a leptóny. To sa však týka len normálnej hmoty alebo hmoty, o ktorej vedci vedia, že z nej pozostáva päť percent vesmíru. Karikaturista Jorge Cham a časticový fyzik Daniel Whiteson vo svojej knihe We Have No Idea uviedli, že tieto častice tvoria hmotu, ktorá tvorí iba päť percent vesmíru. O zvyšných 95 percentách vesmíru, ktorý autori zaraďujú do tmavej hmoty (27 percent) a zvyšných 68 percentách vesmíru, o ktorých vedci zatiaľ nemajú ani poňatia, sa toho veľa nevie.

Ale vo vesmíre, o ktorom vedci vedia, doterajší výskum v oblasti fyziky viedol k objavu viac ako 12 takýchto kvarkov a leptónov, ale tri z nich (protóny, neutróny a elektróny) tvoria všetko na svete. . Protóny (nesú kladný náboj) a neutróny (bez náboja) sú typy kvarkov, zatiaľ čo elektróny (nesú záporný náboj) sú typy leptónov. Tieto tri častice tvoria to, čo sa nazýva stavebný kameň života – atóm. V rôznych kombináciách môžu tieto častice vytvárať rôzne druhy atómov, ktoré zase tvoria molekuly tvoriace všetko – od človeka po drevenú stoličku, plastovú dosku, mobilný telefón, psa, termita, horu, planéta, voda, pôda atď.

Prečo vedci skúmajú základné častice?

Štúdium toho, z čoho sa skladajú ľudia a všetko okolo nich, dáva vedcom možnosť lepšie porozumieť vesmíru, ako je ľahké pochopiť, čo je torta, keď poznáte ingrediencie, z ktorých sa skladá. To je jeden z dôvodov, prečo vedci tak horlivo študujú neutrína (nie to isté ako neutróny), ktoré sú tiež typom základných častíc. Základný znamená, že neutrína, ako sú elektróny, protóny a neutróny, nemožno ďalej rozkladať na menšie častice.

Kam teda zapadajú neutrína?

Neutrína sú obzvlášť zaujímavé tým, že sú v prírode hojné a každú sekundu ich prejde ľudským telom asi tisíc biliónov. V skutočnosti sú to druhé najrozšírenejšie častice po fotónoch, ktoré sú časticami svetla. Ale zatiaľ čo neutrína sú hojné, nie je ľahké ich zachytiť, je to preto, že nenesú náboj, v dôsledku čoho neinteragujú s hmotou.

Webová stránka vyvinutá Fermi National Accelerator Laboratory v USA hovorí, že neutrína sú kľúčom k novej fyzike: spôsoby, ako opísať svet, ktoré ešte nepoznáme. Môžu mať tiež jedinečné vlastnosti, ktoré by pomohli vysvetliť, prečo sa vesmír skladá z hmoty namiesto antihmoty. Rovnako ako subatomárne častice takzvanej normálnej hmoty možno klasifikovať na elektróny, protóny a neutróny, subatomárne častice, ktoré tvoria antihmotu, majú vlastnosti, ktoré sú opačné ako normálna hmota. Aj keď je známe, že antihmota existuje, zatiaľ nevieme, prečo existuje alebo ako sa líšia vlastnosti jej subatomárnych častíc od vlastností normálnej hmoty.

Jedným zo spôsobov detekcie neutrína je voda alebo ľad, kde neutrína pri interakcii zanechávajú záblesk svetla alebo rad bublín. Na zachytenie týchto znakov musia vedci postaviť veľké detektory. Podvodný teleskop, akým je GVD, je navrhnutý tak, aby zisťoval vysokoenergetické neutrína, ktoré môžu pochádzať zo zemského jadra alebo môžu vzniknúť počas jadrových reakcií na Slnku.

Zdieľajte So Svojimi Priateľmi: