Hon na skrytou energii vesmíru

23. září 2010

Dosud byli astronomové při zkoumání jistých aspektů skryté energie vesmíru odkázáni na používání těch největších optických teleskopů, umístěných na vrcholcích hor. Může se to změnit. Své zraky nyní upírají na gigantické nádrže s vodou, nacházející se hluboko v podzemí. Do nich fyzici lapají neutrina, která vznikla při kataklyzmatických událostech v kosmu. Astronomové věří, že studiem těchto částic se mohou o skryté energii dozvědět mnohem víc.

Na skutečnost, že vesmír jakousi tajemnou skrytou energii obsahuje, přišli astronomové na konci 90. let. Když pozorovali tzv. supernovy typu Ia, obrovské výbuchy starých hvězd, analýzou jejich světla zjistili, že rozpínání vesmíru se nezpomaluje, jak se všeobecně po dlouhou dobu předpokládalo, nýbrž zrychluje.

Podstata skryté energie řídící zrychlenou expanzi vesmíru není dosud známá. Obecně je však považována za Einsteinovu kosmologickou konstantu, matematický člen v rovnicích obecné teorie relativity. Einstein ho zavedl do rovnic poté, co při zkoumání svých rovnic zjistil, že se vesmír musí rozpínat. Protože v té době převládalo mezi vědci dogma o statičnosti a neměnnosti vesmíru, Einstein nový člen přidal, aby takové statické řešení jeho rovnic existovalo. Později, po pozorování Edwina Hubblea, který dokázal, že se vesmír doopravdy rozpíná, kosmologickou konstantu prohlásil za svůj největší životní omyl na poli vědy. Jak fyzici časem zjistili, Einsteinův dodatečný člen vůbec omylem nebyl. Hodnota kosmologické konstanty sice není taková, jakou zvolil Einstein, ale jak se ukázalo, její nenulová hodnota hraje pro vesmír jako celek obrovskou roli. Právě její malá kladná hodnota způsobuje, že se vesmír rozpíná zrychleně. Chcete-li, můžete na ní pohlížet jako na jakýsi záporný tlak či odpudivou gravitaci. Ačkoliv vědci vědí, že kosmologická konstanta existuje a že ovládá chování vesmíru, o její podstatě příliš nevědí. Obecně se přijímá názor, že tato konstanta souvisí s hustotou energie vakua. Podle kvantové mechaniky, která popisuje nejmenší svět, totiž vakuum není vůbec prázdným prostorem, nýbrž jisté kvantové procesy a tzv. fluktuace polí ve vakuu zaručují, že vakuum je živoucí, neustále je zaplňováno vznikajícími a zanikajícími virtuálními částicemi.

Lawrence Hall z Kalifornské univerzity se svými kolegy nyní tvrdí, že neutrina uvolňovaná při určitých kataklyzmatických událostech mohou při studiu skryté energie velmi pomoci.

Logo

Při kolapsu jader velmi hmotných hvězd dochází k explozím, při kterých se do okolního prostoru dostávají proudy neutrin. Tuto teorii vědci potvrdili v roce 1987, když v sousední galaxii zvané Velké Magellanovo mračno, galaxii na jižní polokouli viditelné pouhým okem, vybuchla supernova. Proud neutrin poté vědci zachytili v pozemských detektorech, z čehož dva detektory měly podobu podzemních vodních nádrží. Neutrina lapená v nádržích se prozradí zřetelným zábleskem modrého světla v zařízení zvaném fotonásobič.

Během historie vesmíru k takovým kolapsům jader hvězd došlo nesčetněkrát. Zní tedy logicky, že reliktní neutrina by měla vesmír zaplňovat. Vědci dobře vědí, že detekovat tyto lehoučké a málo interagující částice je velmi obtížné. S příští generací detektorů by se to ale povést mohlo. Odborníci plánují spustit třeba detektor nazývaný Underground Nucleon Decay and Neutrino Observatory, který bude dvacetkrát větší než detektor Super-Kamiokande v Japonsku, který detekoval neutrina ze supernovy ve Velkém Magellanově mračně. Nádrže nového zařízení pojmou milion tun vody.

Astronomové jsou přesvědčeni, že neutrina uvolněná při kataklyzmatických událostech v různých obdobích vývoje vesmíru skrývají poklad. Ve svých pracích ukázali, že mohou obsahovat informace o chování kosmu v minulosti.

Zkoumáním reliktních neutrin se vědci dozvědí pouze o chování expanze vesmíru. Mohou tím jen potvrdit údaje zjištěné při studiích supernov z konce 90. let. O samotné podstatě skryté energie se ale nedoví nic. Nebo mohou dokonce odhalit novou fyziku. Podle jistých prací totiž tato neutrina mohou se skrytou energií interagovat a odrážet se od ní, což by vědci mohli zjistit.

autor: Oldřich Klimánek
Spustit audio

E-shop Českého rozhlasu

Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?

Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka

jak_klara_obratila_na web.jpg

Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama

Koupit

Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.