Experiment FASER (na obrázku) bude hľadať ťažko polapiteľné častice produkované v samotnom *LHC. Cieľ detektora sú neutrína. Pilotná verzia už má prvé výsledky. (FASER / CERN)

Sláva, ktorú si získal *LHC (veľký hadrónový urýchľovač) je v jeho schopnosti odhaliť nepolapiteľné subatomárne častice. Existuje však typ častíc, ktoré neboli nikdy priamo detegovateľné, aj keď ich sám LHC produkuje v obrovských množstvách. Ide o neutrína, nepatrné elementárne častice, ktoré interagujú s bežnou hmotou len veľmi zriedka a tak vlastne bez povšimnutia prenikajú masívnymi detektormi urýchľovača častíc.

Ide o prvú detekciu neutrín produkovaných v urýchľovači častíc, v ktorom dochádza k vzájomnému zrážaniu prúdov častíc idúcich oproti sebe. Fyzici zachytili neutrína z urýchľovačov pri náraze častíc lúča do nehybného cieľa, no pri vzájomných zrážkach lúčov častíc nezachytili žiadne. Hľadanie neutrín v samotných zrážkach totiž vedcom umožňuje skúmať vyššie energie, no taktiež sťažuje samotné štúdium neutrín.

Na zachytenie interakcie neutrín bol použitý detektor obsahujúci filmy podobné tým, ktoré sa používali v starých fotoaparátoch na film. Keď nabitá častica prechádza filmom, zanecháva za sebou stopy. Neutrína, ktoré nemajú elektrický náboj, stopy v detektore nezanechávajú. No keď neutríno interaguje s látkou vo vnútri detektora, produkuje prúd nabitých častíc, ktoré ukazujú na neutríno ako ich zdroj.

Vedci tento detektor umiestnili do oblasti, cez ktorú prechádzajú neutrína vznikajúce v detektore ATLAS pri zrážkach častíc. Po odhade, koľko z detekcií môže byť spôsobených inými časticami, ktoré môžu napodobňovať neutrína, vedci uvádzajú, že zachytili asi šesť neutrínových interakcií.

LHC, ktorý sa nachádza neďaleko Ženevy, je kvôli modernizácii odstavený od roku 2018. Experiment, ktorý sa uskutočnil krátko pred vypnutím, slúžil ako testovacia prevádzka pre budúci experiment s názvom FASERv, ktorý sa spustí, keď sa LHC reštartuje v roku 2022. Očakáva sa, že v ďalšom období operácií LHC, od roku 2022 do roku 2024, by mohol detegovať okolo 10 000 neutrín.

Pomocou FASERν budú môcť vedci merať účinné prierezy neutrín, čo je miera pravdepodobnosti interakcie častíc s materiálom. To je dôležité pre schopnosť vykonávať ďalšie merania neutrín. Vedci sa môžu napríklad dozvedieť o produkcii energetických neutrín v explodujúcich hviezdach a iných kozmických zdrojoch ich detekciou na Zemi. Aby však bolo možné určiť, aké neutrína prevládajú, budú musieť vedci poznať pravdepodobnosť ich interakcie s detektormi.

Prierezy závisia od energií častíc a na LHC tak môžu fyzici študovať energetický rozsah, ktorý sa doteraz neskúmal. Detekcie neutrín v LHC doposiaľ šli mimo záujem programu. No ako sa ukázalo, tak aj takýmto spôsobom môžeme študovať neutrína tým, že si ich už roky vyrábame sami. Uvidíme, čo nám LHC odhalí po roku 2022.

---

*Veľký hadrónový urýchľovač (Large Hadron Collider, LHC) je urýchľovač častíc nachádzajúci sa v CERNe. Je projektovaný na urýchľovanie buď dvoch protibežných zväzkov protónov s následnou zrážkou, alebo urýchľovanie dvoch protibežných zväzkov jadier olova s následnou zrážkou pri ťažiskovej energii do 14 TeV. V miestach zrážok sú umiestnené detektory ALICE, ATLAS, LHCb, CMS, TOTEM a LHCf. Výsledky experimentov prispievajú k lepšiemu pochopeniu základných fyzikálnych interakcií.

Urýchľovač je umiestnený v podzemnom tuneli v tvare kruhu s obvodom 26,5 km v hĺbke 50-150 m pod zemou. Nachádza sa na území medzi pohorím Jura vo Francúzsku a Ženevským jazerom vo Švajčiarsku. Tunel bol postavený v roku 1980, pôvodne v ňom bol umiestnený LEP. Zaujímavosťou je, že tunel nie je umiestnený vodorovne, ale má mierny sklon, pretože vtedajšie technológie neboli schopné zaistiť hĺbenie tunelu cez niektoré horniny. Tunel prechádza medzi hranicami Francúzska a Švajčiarska v štyroch miestach, ale jeho väčšia časť leží vo Francúzsku. Napriek tomu, že je tunel pod zemou, na povrchu sa nachádzajú niektoré budovy umožňujúce jeho funkčnosť (napr. kompresory, ventilácia, chladiace zariadenia a ovládacia stanica).