Hledá se Neutrino

Všechny předměty, které jsem si letos vybrala, jsou velmi relevantní pro částicovou fyziku, kterou plánuji dělat v budoucnosti. Navíc letos studuji například vysokoenergetickou astrofyziku, což je předmět, který by mi poskytl nezbytné základy, pokud bych se chtěla v budoucnu věnovat částicové astrofyzice. Jsem tedy velmi nadšená ze všech přednášek a studium mě tento rok baví snad ještě více než předtím.

Navíc pracuji na magisterském projektu a píšu (něco jako) diplomovou práci. Můj projekt se týká detektoru SuperNEMO*, který bude umístěn v podzemní laboratoři na jihovýchodě Francie v Modane a klade si za hlavní úkol objasnit vlastnosti neutrin. Neutrina jsou částice, které jsou ve vesmíru velmi hojné a objevují se všude kolem nás, ale interagují tak zřídka, že je téměř nemožné je pozorovat či detegovat. Nobelova cena za fyziku v roce 2015 byla udělena dvěma fyzikům za důkaz, že neutrina mají nenulovou hmotnost. Ačkoli experimenty dokázaly zjistit rozdíl mezi hmotnostmi různých typů neutrin a určit, že neutrina musí vážit velmi málo v porovnání s ostatními částicemi, absolutní hodnoty se zatím zjistit nepodařilo. Zároveň jejich hmotnost úplně nezapadá do současného modelu částicové fyziky, a proto jejich výzkum poskytuje skvělý potenciál pro budoucí objevy.

SuperNEMO se snaží objevit proces zvaný bezneutrinový dvojitý beta rozpad. Jak název napovídá, jedná se o dva současné beta rozpady, kdy jsou v jádře těžkého isotopu přeměněny dva neutrony ve dva protony. Standardní dvojitý beta rozpad vyprodukuje dva elektrony a dvě (anti)neutrina jako vedlejší produkty a byl experimentálně pozorován v několika různých prvcích. Bylo však předpovězeno některými teoriemi, že by tento proces mohl probíhat i bez emise neutrin, tedy že by veškerá přebytečná energie rozpadu byla odnesena pouze dvěma elektrony. To je právě proces, kterým se projekt SuperNEMO zabývá. Jeho existence by znamenala, že neutrina jsou svými vlastními antičásticemi a jeho měření by umožnilo určit absolutní velikost neutrinových hmotností.

Mým úkolem je analyzovat data ze sekcí takzvaného dráhového detektoru, které už jsou postavené. Tento detektor bude přímo obklopovat velice tenkou fólii s těžkými prvky, kde budou probíhat nukleární rozpady. Produkty procesů ve folii tak budou procházet dráhovým detektorem, který umožní zjistit, kudy částice z rozpadu putovaly a zrekonstruovat tak jejich trajektorie. Je to tedy způsob jak zjistit, z jakého místa ve fólii částice vylétly a může také sloužit jako nástroj pro určení jejich energie, což je klíčový údaj pro tento experiment. Část softwaru, který píši, slouží k analýze zkušebních dat, která byla sebraná, když se na detektor nechalo „cvičně“ dopadat kosmické záření. Z těchto výsledků bude možné zhodnotit, jak přesně jsou jednotlivé části detektoru umístěné, případně jejich polohy upravit a spočítat parametry detektoru, které budou následně použity v analýze dat, až bude celé SuperNEMO spuštěné.

Celý projekt, stejně tak jako fyzika neutrin a softwarový  vývoj obecně, mi přijde velmi vzrušující a zajímavý. Doufám, že se mi i v budoucnu podaří připlést k něčemu podobně zajímavému, ideálně příští rok v rámci doktorandského studia.

*Pro více informací o SuperNEMu: http://nemo.in2p3.fr/