Optický modul observatoře KM3NeT. Kredit: KM3NeT Collaboration.

Proč vlastně zpochybňovat zásadní fyzikální princip? Jedním z důvodů je usilovné hledání teorie kvantové gravitace, která by (konečně) dokázala sjednotit obecnou teorii relativity s kvantovou fyzikou. Některé teorie naznačují, že časoprostor, který běžně považujeme za spojité kontinuum, by takový ve skutečnosti být nemusel. To by mohlo mít zásadní důsledky pro platnost fyzikálních zákonů, včetně možného porušení Lorentzovy invariance.

Jak potvrzuje Alba Domiová z Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP) na Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), stále nevíme, zda je náš časoprostor spojitý, nebo zda by mohl být diskrétní. Právě hledání porušení Lorentzovy invariance je jednou z cest, jak tuto možnost prozkoumat.

Alba Domi.Kredit: FAU.

Neutrina jsou pro hledání takové nové fyziky velmi vhodnými částicemi. Interagují s hmotou jen velmi vzácně, takže mohou urazit obrovské vzdálenosti, a dokonce proletět celou Zemí, aniž by se zadýchala. Mají také pozoruhodnou vlastnost měnit se za letu z jednoho typu, neboli „vůně“, na jiný. Jde o oscilaci neutrin a pravděpodobnost těchto přeměn lze velmi přesně předpovídat. Pokud by se pozorované chování lišilo od teoretických předpovědí, mohlo by to signalizovat novou fyziku, případně i porušení Lorentzovy invariance.

Observatoř pod hladinou Středozemního moře. Kredit: Edward Berbee/Nikhef.

Domiová a její kolegové využili k analýze téměř šest tisíc případů detekce atmosférických neutrin pod hladinou Středozemního moře. Porušení zmíněného principu sice nenašli, ale jak to v podobných případech bývá, povedlo se jim vytyčit nové experimentální limity pro budoucí pátrání po porušení Lorentzovy invariance.

Vědci analyzovali data za 1,4 roku provozu prvních šesti detekčních jednotek experimentu KM3NeT/ORCA. Porovnávali energie a směry příletu neutrin s teoretickými předpověďmi. Celkem prozkoumali 5 828 událostí způsobených atmosférickými neutriny. Nenašli nic, co by se protivilo předpovědím. Fyzici ale nehodlají přestat se zpochybňováním fyzikálních zákonů a výzkum bude pokračovat ve větším rozsahu. Zahrne experiment KM3NeT/ARCA, který se zaměřuje na neutrina mnohem vyšších energií přilétající z velmi vzdálených astrofyzikálních zdrojů, což je pro hledání porušování Lorentzovy invariance ještě lepší.

Rostoucí význam výzkumu vysokoenergetických neutrin připomněla i nedávná Nobelova cena za fyziku pro rok 2026. Získal ji Francis Halzen za podíl na vzniku unikátní polární observatoře IceCube a za objev vysokoenergetických neutrin přicházejících z vesmíru.

Video: 60 seconds splash and another KM3NeT detection unit is on its way to the seabed near Sicily

Literatura

Phys.org 4. 11. 2026.

Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 11: 012.