Srpen 2006

Neutrino, černá můra fyziků

František Houdek

Vážené radioaktivní dámy a radioaktivní pánové! začíná dopis zaslaný v prosinci 1930 účastníkům konference o radioaktivitě v Tübingenu. Kromě omluvy své nepřítomnosti (prý musel na ples) v něm autor Wolfgang Pauli hází záchranný kruh fyzice. Jak? Zjistilo se totiž, že elektrony vznikající při radioaktivní beta přeměně mají většinou nižší energii, než činí rozdíl energií mateřského a dceřiného jádra. Jako by se kácel jeden ze základních pilířů celé fyziky - zákon zachování energie.

Pauli přichází s „jednoduchým“ vysvětlením: při beta rozpadu vzniká ještě jedna částice, velmi lehká a elektricky neutrální, která chybějící energii odnáší. Tohle Pauli tvrdí v době, kdy jsou z takzvaných elementárních částic kromě poněkud netypického fotonu (nemá klidovou hmotnost) známy toliko proton a elektron. „Připouštím, že moje účelové řešení se může jevit na pohled málo pravděpodobné, poněvadž kdyby neutrony existovaly, měli bychom je už dávno pozorovat. Nicméně kdo nic nezkusí, nic nezíská... Musíme se proto vážně zabývat každou možností, jak zachránit situaci.“

Pauli „své“ částice původně nazval neutrony. Poté, co tento název použil James Chadwick pro neutrální částice v atomovém jádře, které objevil roku 1932, přišel Enrico Fermi s termínem neutrina (neutronky). To sedělo lépe, neboť jsou mnohem lehčí než neutrony, jejich klidová hmotnost se blíží k nule.

A ještě jednu zapeklitou vlastnost mají neutrina: jsou natolik netečná, že kdybychom jedinému z nich postavili do cesty ocelovou desku, musela by být silná tisíce světelných let, aby se v ní zachytilo. Naproti tomu je jich velmi mnoho, v každém krychlovém metru vesmíru v každém okamžiku průměrně 500 milionů, miliardkrát víc, než všech ostatních částic dohromady.

Časem se tedy vyvinula prekérní situace - většina fyziků v existenci neutrin věřila, i když je nelze prokázat. Někteří jim proto začali říkat „poltergeisti“. Sám Pauli hořekoval: „Udělal jsem něco strašného. Postuloval jsem částici, kterou nikdo nemůže detekovat!“ Naštěstí se mýlil.

V roce 1951 třiatřicetiletý americký fyzik Frederick Reines přestal dělat atomové bomby a hledal si nový píseček. Nenapadlo ho nic lepšího, než dokázat existenci neutrin. Napřed k tomu chtěl využít nejmocnější zdroj jaderných reakcí, atomovou bombu, ale brzy připadl na vhodnější prostředek - jaderný reaktor. Spolu s kolegou Clydem Cowanem chtěli k detekci využít speciální kapalný scintilátor, v němž letící částice vyvolá záblesk zachytitelný a zesilitelný fotonásobičem. První pokus v Hanfordu (stát Washington) na jednom z reaktorů, které od druhé světové války produkovaly bombové plutonium, nevyšel. Druhý provedli v zimě 1955 až 1956 na modernějším a silnějším reaktoru v Savannah River (Jižní Karolína). Použili 400 litrů scintilátoru obklopeného stovkou fotonásobičů, vše odstíněné stovkami tun olova. Po sto dnech měření mohli v červnu 1956 poslat Paulimu do Ženevy telegram: „Jsme šťastni, že Vás můžeme informovat, že jsme s konečnou platností detekovali neutrina z jaderného štěpení.“

Pauli prý tehdy s několika přáteli vypil na oslavu bednu šampaňského. Roku 1995, po téměř čtyřiceti letech, Frederick Reinnes dostal Nobelovu cenu. Clyd Cowan se této pocty nedožil.

(Lidové noviny, www.lidovky.cz)