V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Detekce neutrin ledovcích
Zajímavou poněkud kuriózní možnost detekce rychlých neutrin představuje využití mohutných mas přírodního ledu
v rozsáhlých ledovcích nacházejících především Antarktidě. Dosažené úhlové rozlišení pro neutrina kosmického
záření kolem 1°.htm (21 36) [15.2006-2007 Středozemním moři asi 40km Francouzského
pobřežního města Toulon.
*) Šachty ledu jsou "vrtány" proudem horké vody 80°C, spustí nich fotonásobiče, načež šachta několika hodinách opět
zamrzne. Rozmístění fotonásobičů, spolu koincidenční
analýzou detekovaných impulsů, umožňuje prostorovou rekonstrukci kužele. hloubky 2400m pod hladinu moře (kam již neproniká denní světlo) bude postupně
spuštěno vertikálních nosných lan, každé délky 450m, nesoucích celkem 900 fotonásobičů. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. Toto záření mionů musí být odlišeno pozadí
způsobeného bioluminiscencí podmořských organismů Čerenkovova záření velkého počtu elektronů energie
okolo 1MeV, vznikajících β-rozpadem radioaktivního draslíku 40K. tohoto směru jsou totiž zcela odstíněny rušivé miony
pocházející sekundárního kosmického záření.
Experiment ANTARES bude dalších letech pokračovat projekty NEMO (NEutrino Mediterranean Observatory) asi
80km pobřeží Sicilie NESTOR (NEutrinos from Supernova and TeV Sources, Ocean Range) pobřeží Řecka, čímž
bude realizována detekce neutrin objemu řádově km3. Všechny fotonásobiče budou vybaveny
digitálními mikroprocesory rychlým přenosem dat vzdálených vyhodnocovacích počítačů.cz/JadRadFyzika2. Při nárazu vysokoenergetického neutrina proton (v
některém jader molekuly vody ledu) vznikne mion vysoké energii, který podél své dráhy pohybu ledem sebou
zanechává namodralý světelný kužel Čerenkovova záření. Záblesky Čerenkovova záření prolétajících mionů vyvolávají fotonásobičích
elektrické impulsy, které budou detekovány koincidenci. Systém schopen detekovat nejen běžná neutrina energiemi několik
MeV, ale vysoce energetická neutrina energiemi řádu TeV vyššími.
Hlavním úkolem rozsáhlých ledovcových podmořských detektorů hledání vysokoenergetických neutrin, která
mohla vznikat při bouřlivých kosmických událostech, především při výbuchu supernov při samotném vzniku vesmíru,
http://astronuklfyzika.2 Radioaktivita
zmíněných výše. Fotonásobiče jsou napájeny elektrickými kabely, detekované impulsy
jsou světelnými kabely vedeny vyhodnocovacího zařízení.
Podmořská detekce neutrin
Čerenkovovo záření, vznikající průletem mionů, lze detekovat vodě velkých hloubkách moři. 1.
Pokud jsou optické senzory fotonásobiče obráceny směrem nitra Země, detekují neutrina přicházející opačné
strany, severní polokoule, procházející skrz zeměkouli. Prvním funkčním detektorem neutrin tohoto typu BAJKAL 192
fotonásobiči, který úspěšně pracuje hloubce 1500m pod hladinou sibiřského jezera Bajkal.
Ve stádiu přípravy podmořský detekční systém neutrin ANTARES (Astronomy with Neutrino Telescope and Abyss
environmental RESearch*), který bude vybudován r. Sestává více než 700 fotonásobičů, uložených tlakuvzdorných skleněných koulích, zapuštěných pod
antarktický led šachtách hloubky přes 2km*).
Nabité miony při pohybu vysokou rychlostí průzračném optickém prostředí vysílají
Čerenkovovo záření, které lze detekovat fotonásobiči.RNDr.
Měl sestávat asi 5000 fotonásobičů, rozmístěných řadě míst (síť asi šachet) různých hloubkách pod ledem. ledu zamrzlé fotonásobiče však zůstanou elektricky propojeny vyhodnocovacím centrem. Detekční systém bude
pokrývat plochu asi 200×200m. Bude tím pokrývána geografická oblast značné míry
komplementární výše zmíněnému antarktickému detektoru IceCube. Jeho směr umožňuje určit směr dráhy původního neutrina. Prvním
prototypem podmořského detektoru neutrin byl DUMAND (Deep Underwater Muon And Neutrino Detector) 24
fotonásobiči pobřeží Big Island Hawaii.
q Interakce vysokoenergetických neutrin protony vzniku mionů .
Prvním systémem tohoto druhu projekt AMANDA (Antarctic Mion And Neutrino Detector Array) budovaný letech
1996-2000.10.
*) Vedle detekce neutrin experiment ANTARES též součástí interdisciplinárního podmořského oceánografického výzkumu,
jako monitorování podmořského prostředí, hlavně bioluminiscence; bude obsahovat seismografická čidla.2008 12:13:25]
.
Detekcí světelných záblesků bude pokryta krychle 1×1×1 kilometr ledu.
V kilometrových hloubkách nitru ledovce vysokých tlaků led vysoce průhledný, kompaktní bez bublinek, takže
záblesky mionů lze detekovat vzdáleností desítek stovek metrů.
Připravuje ještě větší systém detekce neutrin antarktickém ledovci, nazvaný ICECUBE (Ice Cube krychle ledu)
