IceCube na jižním pólu. Kredit: Raffaela Busse, IceCube / NSF.

Proslavená neutrinová observatoř na jižním pólu IceCube Neutrino Observatory před časem detekovala přílet obludně energetické antičástice. Nakonec se z toho byl rekord. Do antarktického ledu narazila nejvíce energetická antičástice, jakou jsme kdy viděli. K této srážce došlo sice už v roce 2016, ale vědci publikovali výsledky až teď v časopisu Nature.

Bylo to antineutrino, antihmotový protějšek přízračného neutrina, tedy částice s nesmírně malou hmotností. Přiletělo z vesmíru rychlostí blízkou rychlosti světla, nepochybně z ohromující vzdálenosti, aby skončilo svou životní pouť v antarktickém ledu. Někde tam se toto antineutrino srazilo s elektronem, což vyvolalo spršku částic, kterou pak následně detekovala IceCube.

Podobných detekcí už tam měli celou řadu. Tentokrát to ale bylo poněkud jiné. Badatelé totiž úplně poprvé v historii zaznamenali přítomnost jevu, který byl dávno předpovězen, ale zatím ho ještě nikdo nikdy neviděl. Předpověděl ho v roce 1960 fyzik Sheldon Glashow, spoludržitel Nobelovy ceny za fyziku z roku 1979 (za teorii elektroslabé interakce), tehdy postgraduální badatel dánského Nordic Institute for Theoretical Physics.

Sheldon Glashow.

Kredit: Luboš Motl

Wikimedia Commons.

Podle jeho předpovědi by srážka antineutrina o dostatečně vysoké, či spíše vyloženě monstrózní energii s elektronem, měla vytvořit těžký a krátkověký boson W. Ten je společně s bosonem Z elementární částicí, která zprostředkovává slabou fyzikální sílu. Glashow tehdy vycházel ze Standardního modelu částicové fyziky a popsanému mechanismu se dnes říká Glashowova rezonance. Samotný Glashow stále žije, takže měl z prvního pozorování svého jevu určitě radost. Zároveň jde o luxusní potvrzení fungování Standardního modelu.

Aby došlo ke Glashowově rezonanci, tak přilétající antineutrino muselo mít energii 6,3 PeV. To samozřejmě mnohonásobně překračuje výkon nejlepších soudobých urychlovačů částic na Zemi. Je to úděsná energie na takovou částici. V CERNu spočítali, že částice o energii 1 TeV zhruba odpovídá jednomu komáru v letu. 6,3 PeV se rovná 6 300 TeV, takže rekordní antineutrino neslo energii hejna 6 300 komárů. Anebo energii jednoho výrazně hypersonického komára, který by letěl rychlostí Mach 8,2.

Feynmanův diagram Glashowovy rezonance. Kredit: ParticleBites.

Vzhledem k takto ohromným nárokům na energii částic nikdo nepočítal s tím, že v dohledné době uvidíme Glashowovu rezonanci na pozemských urychlovačích. Jenomže vesmírné urychlovače jsou mnohem výkonnější, takže se do této záležitosti mohla vložit observatoř IceCube. Vědci si zatím nejsou jistí, jaký vesmírný urychlovač je za tímto monstrózním neutrinem, ale budou po tom pátrat.

Video: South Pole Tour | IceCube Neutrino Observatory

Literatura

Live Science 12. 3. 2021.

Nature 591: 220–224.