Subatomárne častice prenikajú naše telá v každom okamihu po miliardách. Každú sekundu prejde nami asi 100 miliárd neutrín zo Slnka. Kúpeme sa doslova v daždi miónov vytvorených v zemskej atmosfére. Aj bezvýznamné banány emitujú pozitróny, čo sú vlastne náprotivky elektrónov ale s pozitívnym nábojom. Pozitrón je antičasticou elektrónu. Existuje obrovské množstvo týchto častíc, no my ich nevnímame, pretože sú pre nás neviditeľné.
Postupom času sa technológie na detekciu častíc výrazne zlepšili. V sérii týchto článkov vám poodhalíme niektoré princípy, na ktorých detektory fungujú a vďaka ktorým sa pre nás neviditeľné stáva viditeľným.

Pokračovanie článku Ako nám detektory častíc odhalili a stále odhaľujú skryté svety 2/3


Žiariace svetlo

Vedci okrem iného navrhli aj metódy na detekciu častíc pomocou svetla. Keď sa častica pohybuje nad určitým rýchlostným limitom pre daný materiál, vyžaruje svetlo, známe ako Čerenkovovo svetlo. Je to podobné, ako keď lietadlo prechádza zvukovo-rýchlostnou bariérou a vytvára zvukový tresk. Aj nabité častice môžu vyžarovať svetlo pri prechode materiálmi spojenými s určitými chemikáliami, nazývanými scintilátory.

Na zistenie malého množstva svetla, ktoré zanechávajú jednotlivé častice, vedci používajú fotonásobiče, pôvodne vynájdené v 30. rokoch minulého storočia, ktoré prevádzajú svetlo na elektrické signály. Tieto fotonásobiče bolo možné použiť na zachytenie buď Čerenkovovho svetla alebo scintilačného svetla.

*Scintilačné detektory sa začali osvedčovať v roku 1956, keď bola na objavenie neutrína použitá nádrž s kvapalným scintilátorom - kedysi považovaného za nepolapiteľnú časticu. Tekuté scintilačné detektory sa stále používajú ako napríklad v experimente s neutrínami NOvA vo Fermilabe - rovnako ako detektory vyrobené z pevných plastových pásikov so zmiešaným scintilátorom.

Moderné detektory ako masívne stroje, ktoré sú vysoké niekoľko poschodí, využívajú mnoho princípov ako napríklad plastové scintilačné detektory, Čerenkovove detektory a detektory vyrobené z kremíka, ktoré dokážu presne merať stopy častíc na základe malých elektrických prúdov produkovaných pri prechode častíc. Všetky tieto detektory pracujú spoločne v rámci veľmi silného magnetu. Po tom, čo sa častice zrazia v strede detektora, počítače rozložia údaje zo všetkých častí a zrekonštruujú, čo sa pri zrážke stalo, pričom sledujú cesty, ktorými sa častice uberali.

Bez ohľadu na techniku, fascinujúce subatomárne hieroglyfy umožňujú fyzikom rozlúštiť materinský jazyk hmoty a odhaliť jeho zložky a sily, ktorými komunikujú.

---

*Scintilačný detektor je zariadenie pre detekciu ionizujúceho žiarenia založeného na princípe excitácie elektrónu do vyššieho energetického stavu žiarením, pričom návrat elektrónu do základného stavu sa prejaví ako svetelný záblesk.
Detekcia prebieha v dvoch krokoch:
- ionizujúce žiarenie je prevedené na viditeľné svetlo (alebo tiež na ultrafialové žiarenie) v scintilátore, scintilačným kryštálom.
- viditeľné žiarenie sa registruje a vytvára elektronický signál (fotonásobič)