Sciencemag.cz
Doporučujeme
Kvantová gravitace je chybějícím článkem mezi obecnou relativitou a kvantovou mechanikou, jakousi hypotetickou zastřešující teorií. Vztah ke kvantové gravitaci by mohlo mít i chování neutrin.
Ve vzácných případech může neutrino interagovat s molekulami vody na dně moře. Při tomto procesu vzniká (modré) Čerenkovovo záření, které lze detekovat přístroji, jako je KM3NeT. KM3NeT (Kilometer Cube Neutrino Telescope) je velká podmořská observatoř určená k detekci neutrin prostřednictvím jejich interakcí ve vodě. Je rozdělena na dva detektory, pro následující výzkum byl použit detektor ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss). Nachází se u pobřeží francouzského Toulonu v hloubce přibližně 2 450 metrů.
Neutrina při svém putování vesmírem oscilují mezi třemi známými typy. Jak dále uvádí průvodní tisková zpráva, základní vlastností těchto oscilací je koherence: neutrino nemá určitou hmotnost, ale existuje jako kvantová superpozice tří různých hmotnostních stavů. Koherence udržuje tuto superpozici dobře definovanou, což umožňuje, aby oscilace probíhaly pravidelně a předvídatelně. Kvantové gravitační efekty však mohou tyto oscilace zeslabit nebo dokonce potlačit a vyvolat dekoherenci („kolaps superpozice do klasického stavu“).
„Existuje několik teorií kvantové gravitace, které tento efekt nějakým způsobem předpovídají, když neutrino nepopisují jako izolovaný systém. Může interagovat s okolím,“ vysvětluje Nadja Lessingová z University of Valencia, hlavní autorka studie, na níž se podílely stovky vědců z celého světa. „Z experimentálního hlediska víme, že signálem toho by bylo pozorování potlačení oscilací neutrin.“ K tomu by došlo proto, že během své cesty k senzorům KM3NeT na dně Středozemního moře by neutrino mohlo interagovat s okolím způsobem, který změní nebo zcela zastaví jeho oscilace.
Neutrina analyzovaná podvodním detektorem KM3NeT/ORCA v rámci studie však nevykazovala žádné známky dekoherence. Pokud kvantová gravitace mění oscilace neutrin, činí tak s intenzitou pod současnými limity citlivosti měření. Studie stanovila horní limity síly tohoto efektu, které jsou nyní přísnější než omezení stanovená předchozími experimenty s neutriny v atmésféře.
Případně zjištěnou dekoherenci neutrin by podle studie bylo obtížné vysvětlit jinak než pomocí kvantové gravitace.
Search for quantum decoherence in neutrino oscillations with six detection units of KM3NeT/ORCA, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2410.01388
Zdroj: SISSA Medialab / Phys.org, přeloženo / zkráceno
