A nagy energia eredete neutrino A legelső alkalommal nyomon követték, megoldva egy fontos csillagászati rejtélyt
Megérteni és többet megtudni energia vagy anyag, a titokzatos szubatomi részecskék tanulmányozása nagyon fontos. A fizikusok a szubatomi részecskéket nézik - neutrínók – jobban megérteni azokat a különböző eseményeket és folyamatokat, amelyekből ezek származnak. Tanulmányozásból ismerjük meg a csillagokat és különösen a Napot neutrínók. Annyi mindent meg kell még tanulni a világegyetem és a neutrínók működésének megértése a legfontosabb lépés minden fizika és csillagászat iránt érdeklődő tudós számára.
Mik azok a neutrínók?
A neutrínók gőz alakú (és nagyon illékony) részecskék, amelyeknek szinte nincs tömege, nincs elektromos töltésük, és önmagukban bármilyen változás nélkül áthaladhatnak bármilyen anyagon. A neutrínók ezt úgy érhetik el, hogy ellenállnak a szélsőséges körülményeknek és a sűrű környezeteknek, például a csillagoknak, bolygó és a galaxisok. A neutrínók egyik fontos tulajdonsága, hogy soha nem lépnek kölcsönhatásba a környezetükben lévő anyagokkal, és ez nagy kihívást jelent az elemzésükben. Ezenkívül három „ízben” léteznek – elektron, tau és müon, és ezek között az ízek között váltanak, amikor oszcillálnak. Ezt „keveredési” jelenségnek nevezik, és ez a legfurcsább vizsgálati terület a neutrínókkal végzett kísérletek során. A neutrínók legerősebb jellemzője, hogy egyedi információkat hordoznak pontos eredetükről. Ennek elsősorban az az oka, hogy a neutrínók nagy energiájúak, de nincs töltésük, ezért semmilyen erősségű mágneses tér nem érinti őket. A neutrínók eredete nem teljesen ismert. Legtöbbjük a napból származik, de kis részük, különösen a nagy energiájúak, a mélyebb régiókból származnak hely. Ez az oka annak, hogy ezeknek a megfoghatatlan vándoroknak a pontos eredete még mindig ismeretlen volt, és „szellemrészecskéknek” nevezik őket.
A nagyenergiájú neutrínó eredete nyomon követhető
A csillagászatban megjelent úttörő ikertanulmányokban TudományA kutatók először sikerült nyomon követniük egy kísérteties szubatomi részecskeneutrínó eredetét, amelyet az Antarktiszon találtak a jég mélyén, miután 3.7 milliárd évet utazott bolygó Föld1,2. Ez a munka több mint 300 tudós és 49 intézmény együttműködésével valósult meg. A nagyenergiájú neutrínókat a valaha volt legnagyobb IceCube detektor észlelte, amelyet a Déli-sarkon állított fel az IceCube Neutrino Obszervatórium a jégrétegek mélyén. Céljuk elérése érdekében 86, egyenként másfél mérföld mélységű lyukat fúrtak a jégbe, amelyeket több mint 5000 fényérzékelőből álló hálózaton osztottak szét, így összesen 1 köbkilométernyi területet fedtek le. Az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapítványa által kezelt IceCube detektor egy óriási detektor, amely 86 kábelből áll, amelyeket mély jégig terjedő fúrólyukakba helyeznek. A detektorok rögzítik azt a különleges kék fényt, amely akkor bocsát ki, amikor a neutrínó kölcsönhatásba lép az atommaggal. Sok nagyenergiájú neutrínót észleltek, de ezek nyomon követhetetlenek voltak, amíg egy 300 billió elektronvolt energiájú neutrínót nem észleltek sikeresen egy jégsapka alatt. Ez az energia csaknem 50-szer nagyobb, mint a protonok energiája, amelyek a Large Hardon Collideren keresztül keringenek, amely a legnagyobb teljesítményű részecskegyorsító. bolygó. Miután ez az észlelés megtörtént, egy valós idejű rendszer módszeresen összegyűjtötte és összeállította az adatokat a teljes elektromágneses spektrumra vonatkozóan a Földön és a Földön található laboratóriumokból. hely ennek a neutrínónak az eredetéről.
A neutrínót sikeresen visszavezették egy világítóra Galaxy „blézerként” ismert. A Blazer egy gigantikus elliptikus aktív Galaxy két sugárral, amelyek neutrínókat és gamma-sugarakat bocsátanak ki. Jellegzetes szupermasszív és gyorsan forog fekete lyuk közepén és a Galaxy fénysebességgel mozog a Föld felé. A blézer egyik fúvókája lángolóan fényes, és közvetlenül a földre mutat, így Galaxy annak a neve. A blézer Galaxy az Orion csillagképtől balra található, és ez a távolság körülbelül 4 milliárd fényévre van a Földtől. Neutrinókat és gamma-sugarakat egyaránt észlelt az obszervatórium, valamint összesen 20 teleszkóp a Földön és hely. Ez az első tanulmány1 a neutrínók kimutatását mutatta be, a második ezt követő tanulmány2 pedig azt, hogy a blézer Galaxy Korábban, 2014-ben és 2015-ben is gyártották ezeket a neutrínókat. A blézer mindenképpen rendkívül energikus neutrínók és így kozmikus sugarak forrása is.
Úttörő felfedezés a csillagászatban
Ezeknek a neutrínóknak a felfedezése nagy siker, és lehetővé teheti a neutrínók tanulmányozását és megfigyelését világegyetem páratlan módon. A tudósok azt állítják, hogy ez a felfedezés segíthet nekik először visszakeresni a titokzatos kozmikus sugarak eredetét. Ezek a sugarak atomtöredékek, amelyek a Naprendszeren kívülről, fénysebességgel lángolva jönnek le a Földre. Őket hibáztatják azért, hogy problémákat okoznak műholdaknak, kommunikációs rendszereknek stb. A kozmikus sugarak a neutrínókkal ellentétben töltött részecskék, így a mágneses mezők folyamatosan befolyásolják és megváltoztatják útjukat, ami lehetetlenné teszi eredetük visszakövetését. A kozmikus sugarak már régóta a csillagászat kutatásának tárgyai, és bár 1912-ben fedezték fel, a kozmikus sugarak továbbra is nagy rejtély marad.
A jövőben egy nagyobb léptékű neutrínó-obszervatórium, amely hasonló infrastruktúrát használ, mint ebben a tanulmányban, gyorsabb eredményeket érhet el, és több észlelést lehet végezni az új neutrínóforrások feltárására. Ez a több megfigyelés rögzítésével és az elektromágneses spektrumon keresztüli adatok megismerésével végzett tanulmány kulcsfontosságú ahhoz, hogy jobban megértsük a világegyetem a fizika azt irányító mechanizmusai. Ez a „többküldős” csillagászat kiváló illusztrációja, amely legalább két különböző típusú jelet használ a kozmosz vizsgálatára, ami hatékonyabbá és pontosabbá teszi az ilyen felfedezéseket. Ez a megközelítés segített felfedezni a neutroncsillagok ütközését és azt is gravitációs hullámok a közelmúltban. Ezen hírnökök mindegyike új ismereteket nyújt számunkra a világegyetem és erőteljes események a légkörben. Ezenkívül segíthet jobban megérteni azokat a szélsőséges eseményeket, amelyek több millió évvel ezelőtt történtek, és ezek a részecskék a Földre utaztak.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
1.The IceCube Collaboration et al. 2018. Több üzenetküldő megfigyelések egy fellobbanó blazárról, amely egybeesik a nagy energiájú IceCube-170922A neutrínóval. Tudomány. 361. (6398) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2. The IceCube Collaboration et al. 2018. Neutrino kibocsátás a TXS 0506+056 blazár irányából az IceCube-170922A riasztás előtt. Tudomány. 361. (6398) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1126/science.aat2890
***
