Neutrinový detektor

První pozorování neutrina v bublinkové komoře, 13. listopadu 1970. Neutrino se srazilo s protonem v jádru vodíku. Srážka nastala v pravé části snímku v místě, odkud vychází tři stopy částic. Neutrinový detektor je zařízení umožňující zachycení neutrina a jeho detekci.

Detekce neutrin je vzhledem k jejich velké netečnosti k normální hmotě obtížná. K detekci lze využít tři procesy - interakci neutrin s nukleony, pružný rozptyl neutrina na elektronu nebo jádru a interakce vysokoenergetických neutrin s protony za vzniku mionů μ.

Interakce neutrin s nukleony

Jedná se v podstatě o obrácení procesu beta rozpadu. Elektronové neutrino νe interaguje s neutronem a proběhne reakce:

{{\nu}_e + n^0} \rightarrow {p^+ + e^-}

Nebo elektronové neutrino {\nu}_e interaguje s protonem a pak proběhne reakce:

{{\nu}_e + p^+} \rightarrow {n^0 + e^-}

Interakce neutrin s protony využili v roce 1956 F. Reines a C. +more Coward z laboratoří v Los Alamos k první úspěšné detekci neutrin.

Pro detekci neutrin pomocí interakce s neutronem je třeba zvolit takové jádro, kde přeměna neutronu na proton vede ke vzniku radioaktivního jádra. Interakce neutrina se pak prozradí radioaktivním zářením, které lze snadno detekovat. +more V praxi se nejdříve využívalo jader chlóru 37Cl (např. v neutrinovém detektoru v Jižní Dakotě), které se interakcí změnilo na radioaktivní argon 37Ar, nyní se používá gallium 71Ga, které se zachycením neutrina přemění na radioaktivní germanium 71Ge.

Pružný rozptyl neutrina na elektronu

Rychle letící neutrino n se srazí s elektronem e− nebo jádrem atomu, odrazí se od něj jako neutrino s nižší energií, přičemž předá elektronu část své energie. Odražený elektron se pohybuje většinou ve směru původního neutrina n a může být zaregistrován (např. +more při vysílání Čerenkovova záření).

Na principu rozptylu neutrina na elektronu je založen Neutrinový detektor Kamioka nebo Sudbury Neutrino Observatory.

Interakce vysokoenergetických neutrin s protony za vzniku mionů

Při této detekci se využívá jako detekční prostředí led nebo voda. Při nárazu vysokoenergetického neutrina na proton (vodíkové jádro) vznikne mion μ o vysoké energii, který se prozradí čerenkovovým zářením, které vzniká podél jeho dráhy pohybu ledem nebo vodou.

Na tomto principu pracuje projekt AMANDA, IceCube nebo BAJKAL.

Důležité neutrinové detektory