Neutrina jsou neviditelné částice, které k nám neustále přilétají z blízkého i vzdáleného vesmíru. Observatoř IceCube v Antarktidě ale nedávno zachytila hodně speciální neutrino s obrovskou energií – až 40krát vyšší, než jakou mají částice z urychlovačů. Vědci už delší dobu tušili, že taková vysokoenergetická neutrina budou vznikat u černých děr. Chyběl ale důkaz. Ten uvízl až v antarktickém ledu.
Od černé díry
V září 2017 zachytila observatoř IceCube (Ledová kostka) v Antarktidě neutrino, které mělo extrémně vysokou energii. Vědcům se podařilo určit směr, ze kterého neutrino přilétlo. Ve stejném místě na obloze pak kosmický dalekohled Fermi odhalil blazar s označením TXS 0506+056. Blazar je aktivní jádro galaxie, které obsahuje supermasivní černou díru. Z pólů černé díry proudí směrem k nám výtrysky hmoty a částic s vysokou energií včetně neutrin. TXS 0506+056 se nachází ve vzdálenosti 5,7 miliard světelných let. Zachycené neutrino se tak vydalo na cestu v době, kdy ještě neexistovala sluneční soustava.
Jako duchové
Neutrina se pohybují rychlosti světla nebo téměř rychlosti světla. Nemůžete je vidět ani cítit. Neuvidíte je ani v dalekohledu, pod mikroskopem a ani v žádném jiném přístroji. Neutrina projdou vším: zdí, střechou, lidským tělem a dokonce i skrze celou Zemi. A hlavně jsou všude. Plaveme v moři neutrin. Jen zavřeným výtiskem ábíčka každou sekundu proletí asi 35 bilionů neutrin! Vědci tvrdí, že neutrina velmi málo interagují s hmotou. Nejsou ale dokonalá: Občas se vybourají. A přestože neutrina nevidíme, můžeme pozorovat následky jejich dopravní nehody.
Lov na neutrina
Pro výzkum neutrin musíme stovky metrů pod zemský povrch. Do těchto míst se dostanou jen neutrina – jiné částice "zabrzdí" atmosféra nebo horniny zemské kůry. Hledání neutrin tak nic nenaruší. K zachycení neutrin můžeme použít obří nádrž s vodou nebo jinou kapalinou. Voda se skládá z molekul a ty z atomů. V atomovém jádře najdeme protony a neutrony. Občas se stane, že se neutrino srazí s neutronem. Při srážce vznikne nová částice, která se pohybuje rychleji, než je rychlost světla ve vodě. Za ní tak vzniká světelná stopa ve tvaru kužele. Říká se tomu Čerenkovovo záření. Vidět sice není, ale přístroje na stěnách nádob s vodou ho dokážou měřit. Vědci tak mohou určit směr, ze kterého neutrino přilétlo i jakou mělo energii.
Ledová kostka
Neutrinová observatoř IceCube se nachází v Antarktidě. Místo tekuté vody používá led, kterého je všude okolo více než dost. Do krychle ledu o objemu jednoho kilometru krychlového byly horkovodní vrtačkou vyvrtány díry o hloubce 1,5 až 2,5 km. Do nich pak vědci postupně spustili 86 strun s mnoha kabely. Na každé struně je zavěšeno v rozmezí 7 až 17 metrů celkem 60 detektorů. Můžeme si je představit jako koule o průměru 35 cm, které obsahují detektory Čerenkovova záření. Díry se nechaly po montáži strun zalít vodou a zamrznout. Pak už se jen čekalo, až některé z bilionů neutrin ukončí svou pouť vesmírem srážkou s atomem antarktického ledu. A povedlo se!
Neutrinová astronomie
Objev jediného vysokoenergetického neutrina samozřejmě může být i vzácná náhoda. Vědci však v datech z minulých let našli známky toho, že možná není jediné, které k nám ze vzdáleného blazaru přiletělo. A doufají, že podobných případů bude víc a že přinesou pokrok v oboru neutrinové astronomie. Teoreticky bychom tak mohli získali lepší informace o "neprůhledných" objektech jako jsou právě černé díry.
Zdroje neutrin
Velké množství neutrin pochází ze Slunce. Kromě něj vznikají neutrina také při výbuchu supernovy nebo v zemské atmosféře, kde dochází k interakci kosmického záření s atomy vzduchu. Další neutrina k nám mohou přicházet ze samotného nitra Země, kde vznikají při rozpadu radioaktivních prvků. Navíc existují "továrny na neutrina", z nichž dvě máme v Česku. Neutrina totiž vznikají i jako vedlejší produkt štěpné reakce v jaderných elektrárnách.
