Detektor temné hmoty pozoroval vzácnou subatomární reakci neutrin

25. 04. 2019

Neutrina Temná hmota Antihmota

Zařízení XENON1T navržené speciálně pro detekci temné hmoty pozoruje něco, na co nebylo zrovna postavené: vzácnou reakci dvojitého elektronového záchytu a emisi dvou neutrin. Neutrina by mohla být po fotonech druhým nejčastějším prvkem ve vesmíru, nicméně příliš nereagují s běžnou hmotou a jsou tak téměř nepozorovatelná. Pozorovaná reakce a nový výzkum by nám o nich mohly říct mnoho nového.

Tato subatomární reakce byla předpovězena už v 50. letech minulého století, doposud se ji však nepodařilo detekovat. Během reakce dojde k absorpci dvou elektronů protony v jádru atomu a zároveň k vypuštění dvou neutrin. Tento proces lze pozorovat prostřednictvím vlny rentgenového záření a elektronů, která vzniká při nahrazení absorbovaných elektronů jinými. Během 214 dní provozu se podařilo identifikovat 126 reakcí.

Experiment XENON1T se nachází v Itálii a pracuje s množstvím xenonových atomů. Nachází se pod zemí, aby byly atomy xenonu odstíněny od vnějších vlivů. V takovém místě lze potom snadno pozorovat případné srážky částic temné hmoty s běžnými atomy. Podobným způsobem však detektor dokáže zachytit také neutrina, která podobně jako temná hmota prochází hladce běžnou hmotou, kterou je tvořena skála, pod kterou je detektor ukrytý.

Vědci se kromě dvojitého záchytu elektronů s emisí neutrin koukají také po dalších interakcích neutrin s běžnou hmotou. Jednou z nich je teoretický záchyt elektronů bez produkce neutrin, která by měla ukazovat na anihilaci emitovaných neutrin identifikovatelnou gama zářením. Pokud by byla tato reakce skutečně pozorována, prokázala by, že neutrino je svou vlastní antihmotovou částicí, což by vědcům umožnilo zvážit samotné neutrino.

Během tohoto roku bude detektor XENON1T upgradován na XENONnT s větším množstvím atomů xenonu a tedy i větší pravděpodobností detekce kolizí temné hmoty nebo neutrin s běžnými atomy.