Pozor! Používáte zastaralý prohlížeč, stránka se nemusí zobrazovat správně. Aktualizujte jej a zlepšete tak svůj uživatelský zážitek.

Matfyz.cz

Aktualita z fyziky: Detektor Majorana dostal zelenou

Detektor Majorana (foto: Matthew Kapust, Sanford Underground Research Facility)

Proč je ve vesmíru víc hmoty než antihmoty? Tuto zapeklitou otázku by měl pomoci zodpovědět americký experiment, který hledá stopy existence bezneutrinového dvojitého rozpadu beta. Detektor Majorana, jenž je součástí laboratoře Sanford Underground Research Facility v Jižní Dakotě, dostal v březnu od amerického ministerstva pro energetiku povolení ke spuštění.

Američtí vědci se spojili s kolegy, kteří pracují na experimentu GERDA v Gran Sasso National Laboratory v Itálii, a vytvořili koordinovanou skupinu nazvanou Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless ββ Decay (LEGEND). Samotný detektor byl pojmenován podle italského fyzika Ettora Majorany, který před 75 lety přišel s myšlenkou hypotetických částic, jež jsou zároveň svojí antičásticí.

Vědci předpokládají, že detektor by mohl na poli fyziky přinést významné pokroky. Zařízení začalo sbírat data s jedním pracovním modulem už v červnu roku 2015 a první výsledky byly představeny na konferenci Neutrino 2016 v Londýně. Koncem minulého roku byl nainstalován druhý modul a letos v březnu další přídavná zařízení včetně dokonalého stínění, které má vyloučit všechny rušivé signály. Konstrukce detektoru je tak kompletně dokončena.

Samotný proces rozpadu zahrnuje dva neutrony, jež se simultánně rozpadají na dva protony a emitují dva elektrony a dvě antineutrina. Je-li neutrino Majoranovou částicí, tedy zároveň svojí antičásticí, potom dvě antineutrina navzájem anihilují dříve, než opustí jádro, a proto dojde k bezneutrinovému dvojitému rozpadu beta. Při velkém třesku mělo vzniknout stejné množství hmoty a antihmoty. Jenže střet hmoty a antihmoty by měl zničit obě tyto složky a zůstat by měla jen čistá energie. Pokud se vědcům podaří prokázat existenci tohoto druhu radioaktivního rozpadu, mohlo by to znamenat, že neutrino je částice i antičástice zároveň, a pomoci osvětlit, proč je ve vesmíru více hmoty než antihmoty.

Existence bezneutrinového dvojitého rozpadu beta by ukazovala na porušení zákona zachování leptonového čísla. Leptonové číslo je fyzikální veličina charakterizující leptony a antileptony. Každý lepton má leptonové číslo L = + 1, antilepton L = – 1. Ostatní částice, baryony a bosony, mají L = 0. Pro tato čísla platí zákon zachování. Řada teoretiků věří, že právě to by mohlo vysvětlit, proč je ve vesmíru víc hmoty než antihmoty. Pokud by se tak skutečně stalo, šlo by o obrovský průlom v teorii, jehož význam by byl ještě větší, než jaký mělo objevení Higgsova bosonu.

Detektor Majorna však poskytuje i jiné informace. Analýza dat z měření na prvním modulu je s 90% pravděpodobností schopna vyloučit čtyři exotické návrhy, které sahají za hranici Standardního modelu elementárních částic. Konkrétně jde o existenci bosonové temné hmoty, dále o spojení slunečních axionů a hmoty, o elektronové přechody, které porušují Pauliho vylučovací princip, a nakonec o rozpad elektronu.

První výsledky byly uveřejněny v Physical Review Letters.


Mohlo by vás zajímat:

Odkud berou hurikány zásoby vody?
Magnetická navigace včel
Experimenty potvrzují existenci solitonových molekul
Chová se mozek podobně jako spinová skla?

Kompletní archiv Aktualit z fyziky

Další obrázky
comments powered by Disqus

Matfyz.cz

Univerzita Karlova
Matematicko-fyzikální fakulta
Ke Karlovu 3
121 16  Praha 2
IČ: 00216208
DIČ: CZ00216208
web fakulty
studuj na Matfyzu
e-shop