Originile energiei înalte neutrini au fost urmărite pentru prima dată, rezolvând un mister astronomic important
Pentru a înțelege și a afla mai multe energie sau materie, studiul particulelor subatomice misterioase este foarte crucial. Fizicienii se uită la particulele subatomice - neutrini – pentru a obține o mai bună înțelegere a diferitelor evenimente și procese din care au provenit. Știm despre stele și în special despre soare prin studiu neutrini. Mai sunt multe de învățat despre univers și înțelegerea modului în care funcționează neutrinii este cel mai important pas pentru orice om de știință interesat de Fizică și Astronomie.
Ce sunt neutrinii?
Neutrinii sunt particule vaporoase (și foarte volatile) aproape fără masă, fără sarcină electrică și pot trece prin orice tip de materie fără nicio alterare în sine. Neutrinii pot realiza acest lucru rezistând la condiții extreme și medii dense precum stelele, planetă și galaxii. O trăsătură importantă a neutrinilor este că nu interacționează niciodată cu materia din jur, ceea ce îi face foarte dificil de analizat. De asemenea, ele există în trei „arome” – electron, tau și muon și comută între aceste arome atunci când oscilează. Acesta se numește fenomenul de „amestecare” și acesta este cel mai ciudat domeniu de studiu atunci când se efectuează experimente pe neutrini. Cele mai puternice caracteristici ale neutrinilor este că ei poartă informații unice despre originea lor exactă. Acest lucru se datorează în principal faptului că neutrinii sunt deși foarte energetici, nu posedă nicio sarcină, prin urmare rămân neafectați de câmpurile magnetice de orice putere. Originea neutrinilor nu este complet cunoscută. Cele mai multe dintre ele provin de la soare, dar un număr mic, mai ales cei cu energii mari provin din regiunile mai profunde ale spaţiu. Acesta este motivul pentru care originea exactă a acestor rătăcitori evazivi era încă necunoscută și sunt denumite „particule fantomă”.
Originea neutrinului de înaltă energie urmărită
Într-un studiu revoluționar pe gemeni în astronomie publicat în Ştiinţă, cercetătorii au urmărit pentru prima dată originea unui neutrin de particule subatomice fantomatice care a fost găsit adânc în gheață în Antarctica, după ce a călătorit 3.7 miliarde de ani în planetă Pământ1,2. Această activitate este realizată printr-o colaborare a peste 300 de oameni de știință și 49 de instituții. Neutrinii de înaltă energie au fost detectați de cel mai mare detector IceCube instalat vreodată la Polul Sud de Observatorul de neutrini IceCube adânc în straturile de gheață. Pentru a-și atinge obiectivul, au fost forate 86 de găuri în gheață, fiecare de o milă și jumătate adâncime, și răspândite pe o rețea de peste 5000 de senzori de lumină, acoperind astfel o suprafață totală de 1 kilometru cub. Detectorul IceCube, gestionat de Fundația Națională pentru Știință din SUA, este un detector gigant format din 86 de cabluri care sunt introduse în foraje care se extind până la adâncimea gheții. Detectoarele înregistrează lumina albastră specială care este emisă atunci când un neutrin interacționează cu un nucleu atomic. Au fost detectați mulți neutrini de înaltă energie, dar au fost imposibil de urmărit până când un neutrin cu o energie de 300 de trilioane de electroni volți a fost detectat cu succes sub o calotă glaciară. Această energie este de aproape 50 de ori mai mare decât energia protonilor care circulă prin Large Hardon Collider, care este cel mai puternic accelerator de particule din acest domeniu. planetă. Odată realizată această detectare, un sistem în timp real a adunat metodic și a compilat date, pentru întregul spectru electromagnetic, din laboratoarele de pe Pământ și din spaţiu despre originea acestui neutrin.
Neutrinul a fost urmărit cu succes înapoi la un luminos galaxie cunoscut sub numele de „blazer”. Blazer este o eliptică gigantică activă galaxie cu două jeturi care emit neutrini și raze gamma. Are un supermasiv distinctiv și se rotește rapid gaură neagră în centrul său și galaxie se deplasează spre Pământ în jurul vitezei luminii. Unul dintre jeturile blazerului are un caracter strălucitor și îndreaptă direct spre pământ, dând acest lucru galaxie numele său. Blazerul galaxie este situat la stânga constelației Orion și această distanță este de aproximativ 4 miliarde de ani lumină de Pământ. Atât neutrinii, cât și razele gamma au fost detectate de observator și, de asemenea, un total de 20 de telescoape pe Pământ și în spaţiu. Acest prim studiu1 a arătat detectarea neutrinilor, iar un al doilea studiu ulterior2 a arătat că blazerul galaxie a produs acești neutrini mai devreme și în 2014 și 2015. Blazerul este cu siguranță o sursă de neutrini extrem de energici și, prin urmare, și de raze cosmice.
Descoperire revoluționară în astronomie
Descoperirea acestor neutrini este un succes major și poate permite studiul și observarea univers într-o manieră de neegalat. Oamenii de știință afirmă că această descoperire i-ar putea ajuta să urmărească, pentru prima dată, originile misterioasei razele cosmice. Aceste raze sunt fragmente de atomi care coboară pe Pământ din afara sistemului solar, aprinzând cu viteza luminii. Aceștia sunt acuzați că cauzează probleme sateliților, sistemelor de comunicații etc. Spre deosebire de neutrini, razele cosmice sunt particule încărcate, astfel încât câmpurile magnetice continuă să afecteze și să-și schimbe calea și acest lucru face imposibilă urmărirea originii lor. Razele cosmice au făcut obiectul cercetărilor în astronomie de mult timp și, deși au fost descoperite în 1912, razele cosmice rămân un mare mister.
În viitor, un observator de neutrini la scară mai mare, folosind o infrastructură similară cu cea utilizată în acest studiu, poate obține rezultate mai rapide și se pot face mai multe detectări pentru a descoperi noi surse de neutrini. Acest studiu realizat prin înregistrarea mai multor observații și luarea la cunoștință a datelor din spectrul electromagnetic este crucial pentru a înțelege mai bine univers mecanismele fizicii care o guvernează. Este o ilustrare principală a astronomiei „multimessenger”, care utilizează cel puțin două tipuri diferite de semnal pentru a examina cosmosul, făcându-l mai puternic și mai precis în a face posibile astfel de descoperiri. Această abordare a ajutat la descoperirea coliziunii stelelor neutronice și, de asemenea valuri gravitationale în trecutul recent. Fiecare dintre acești mesageri ne oferă noi cunoștințe despre univers și evenimente puternice din atmosferă. De asemenea, poate ajuta la înțelegerea mai multor despre evenimentele extreme care au avut loc cu milioane de ani în urmă, stabilind aceste particule pentru a-și călători pe Pământ.
***
{Puteți citi lucrarea originală de cercetare făcând clic pe linkul DOI de mai jos în lista surselor citate}
Sursa (s)
1.The IceCube Collaboration et al. 2018. Observații multimesager ale unui blazar care se aprinde care coincide cu neutrino de înaltă energie IceCube-170922A. Ştiinţă. 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2.The IceCube Collaboration et al. 2018. Emisia de neutrini din direcția blazarului TXS 0506+056 înainte de alerta IceCube-170922A. Ştiinţă. 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
***
