Vědci z experimentu NOvA (“NuMI Off-Axis Electron Neutrino Appearance”) oficiálně zveřejnili svá první pozorování oscilací neutrin. Stalo se tak na konferenci Americké fyzikální společnosti v Ann Arboru, USA. Potvrdili tak nejen plánovanou funkčnost svého detektoru, ale provedli také významný krok k naplnění cílů celého experimentu – bližšího poznání těchto tajemných částic.

Experiment NOvA si klade za cíl studovat tyto všudypřítomné, přesto záhadné částice, které prolétávající běžnou hmotou, jakoby tam ani nebyla. Právě jejich neochota interagovat s hmotou přiměla vědce postavit obří detektor o průřezu 16 x 16 m, délce 65 m a váze 14 000 tun do cesty svazku neutrin generovaného v laboratoři Fermilab. Detektor je umístěn ve vzdálenosti 810 km od zdroje neutrinového svazku. U samotného zdroje je umístěn menší, 300 tunový detektor, který měří kvalitu svazku a zastoupení jednotlivých typů neutrin. Odsud pak svazek samotný prochází přímo, pod povrchem Země, do vzdáleného detektoru v Ash Riveru v Minnesotě.

Nabírání dat započalo již v únoru 2014, v době, kdy stavba obřího detektoru byla v plném proudu. To umožňovalo otestování všech systémů detektoru během stavby a krátce po dokončení, v listopadu 2014, spustit naplno kompletní experiment.

Každou sekundu jsou z Fermilabu vyslány biliony převážně mionových neutrin směrem k detektoru v Minnesotě. Pokud by neutrina neoscilovala, experimentátoři by měli v nabraných datech vidět signál od 201 mionových neutrin. Zachyceno jich bylo ale jen 33, což svědčí o tom, že mionová neutrina cestou do vzdáleného detektoru zmizela – přeměnila se na ostatní dva typy. Toto dokazuje i fakt, že bylo pozorováno 6 interakcí elektronových neutrin, ačkoliv by se očekávala pouze interakce jedna.

Tyto oscilace byly pozorovány i jinými experimenty s dlouhou oscilační základnou jako třeba T2K v Japonsku či MINOS ve Fermilabu. NOvA, která bude nabírat data nejméně šest let, však toto pozorování provedla ve výrazně kratší době, což je dobrým znamením pro naplnění ambiciózních plánů na změření vlastností neutrin, které ostatním experimentům zatím unikaly.

Jedním z důvodů pro tento rychlý postup je perfektní práce týmu starajícího se o hlavní urychlovací systém ve Fermilabu. Díky tomu se podařilo dosáhnout výkonu neutrinového svazku 521 kW, což je světový rekord a v laboratoři se pracuje na jeho dalším zvyšování pro projekty jako NOvA či připravovaný “Deep Underground Neutrino Experiment” (DUNE). Předpokládá se, že výkon neutrinového svazku dosáhne začátkem příštího roku 700 kW, což umožní za rok ztrojnásobit množství zaznamenaných dat.

Neutrina jsou nejpočetnějšími hmotnými částicemi ve vesmíru, ale stále o nich mnoho nevíme. Dnes jsou známé tři typy neutrin – elektronové, mionové a tauonové. Tato neutrina mají nenulovou hmotnost, přibližně jsou známy i absolutní hodnoty rozdílů těchto hmotností, ale nevíme, které z nich je nejtěžší a které nejlehčí. Určení této hierarchie hmot, což je jeden z cílů experimentu NOvA, je důležitým testem teorií popisujících původ hmotnosti neutrin. Zatímco slavný Higgsův boson pomáhá vysvětlit, jak některé částice získávají svou hmotnost, vědci stále neví, jak se to dotýká neutrin, pokud vůbec. Měření hierarchie hmot neutrin je rovněž zásadní informací pro neutrinové experimenty pokoušející se určit, zda neutrino je svou vlastní antičásticí.

Experiment NOvA může, tak jako T2K, běžet v antineutrinovém módu, což by mohlo pomoci zjistit, zda se neutrina fundamentálně liší od antineutrin. Tento rozdíl mohl na počátku historie vesmíru vychýlit ručičku vesmírné rovnováhy ve prospěch hmoty a vytvořit tak svět, který nyní pozorujeme. Již brzy budou vědci schopni zkombinovat neutrinové výsledky získané experimenty T2K, MINOS a NOvA a dostat přesnější odpovědi na nejpalčivější otázky týkající se těchto stále záhadných částic. Členy NOvA je 210 vědců a inženýrů z 39 institucí z USA, Brazílie, České Republiky, Řecka, Indie, Ruska a Velké Británie. Z České Republiky se experimentu NOvA účastní výzkumné týmy Českého vysokého učení technického, Fyzikálního ústavu Akademie věd a Univerzity Karlovy za podpory MŠMT.

Originál tiskové zprávy a obrázky k ní lze nalézt na stránkách

http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/2015/NOvA-Neutrinos-Change-20150807.html a

http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/2015/NOvA-Neutrinos-Change-20150806-images.html .

Další informace o experimentu NOvA lze nalézt na jeho webových stránkách.

Interakce zaznamenané NOvA experimentem lze živě sledovat na adrese http://nusoft.fnal.gov/nova/public.

Další informace o detekci neutrin NOvA detektory na https://youto.be/V2rFVgvc41E.

Lokální kontakt: Karel Soustružník, ÚČJF MFF UK, soustruz@ipnp.troja.mff.cuni.cz, 221912475

Mediální kontakt: Andre Salles, Fermilab Office of Communication, media@fnal.gov, 1-630-840-3351.

Vědecké kontakty: Mark Messier, NOvA spolumluvčí, messier@indiana.edu, 1-812-855-0236

Peter Shanahan, NOvA spolumluvčí, shanahan@fnal.gov, 1-630-840-8378