Прослежено происхождение нейтрино высоких энергий

Впервые удалось установить происхождение высокоэнергетических нейтрино , что позволило разгадать важную астрономическую загадку.

Для понимания и изучения энергии или материи крайне важно исследовать загадочные субатомные частицы. Физики изучают субатомные частицы — нейтрино — чтобы глубже понять различные события и процессы, из которых они произошли. Мы знаем о звездах, и особенно о Солнце, изучая нейтрино . О Вселенной еще многое предстоит узнать , и понимание того, как функционируют нейтрино, является важнейшим шагом для любого ученого, интересующегося физикой и астрономией.

Что такое нейтрино?

Нейтрино — это парообразные (и очень летучие) частицы, практически не имеющие массы и электрического заряда, способные проходить сквозь любые вещества без каких-либо изменений. Это достигается благодаря способности нейтрино выдерживать экстремальные условия и плотные среды, такие как звезды, планеты и галактики . Важной особенностью нейтрино является то, что они никогда не взаимодействуют с окружающей их материей, что делает их анализ очень сложным. Кроме того, они существуют в трех «ароматах» — электронном, тау- и мюонном, и переключаются между ними во время осцилляций. Это явление называется «смешиванием», и это самая странная область исследования при проведении экспериментов с нейтрино. Наиболее сильная характеристика нейтрино заключается в том, что они несут уникальную информацию о своем точном происхождении. Это объясняется главным образом тем, что нейтрино, несмотря на высокую энергию, не обладают зарядом, поэтому остаются невосприимчивыми к магнитным полям любой мощности. Происхождение нейтрино до конца не изучено. Большинство из них прилетают от Солнца, но небольшое количество, особенно обладающие высокой энергией, прибывают из более глубоких областей космоса . Именно поэтому точное происхождение этих неуловимых странников до сих пор неизвестно, и их называют «частицами-призраками».

Прослежено происхождение нейтрино высоких энергий

В новаторском исследовании близнецов в астрономии, опубликованном в журнале Science , исследователи впервые проследили происхождение призрачной субатомной частицы нейтрино, обнаруженной глубоко во льду Антарктиды после того, как она проделала путь в 3.7 миллиарда лет до планеты Земля 1,2 . Эта работа стала результатом сотрудничества более 300 ученых и 49 учреждений. Высокоэнергетические нейтрино были обнаружены крупнейшим в истории детектором IceCube, установленным на Южном полюсе нейтринной обсерваторией IceCube глубоко во льдах. Для достижения своей цели в льду было пробурено 86 отверстий, каждое глубиной полтора километра, и распределено по сети из более чем 5000 световых датчиков, таким образом, охватывая общую площадь в 1 кубический километр. Детектор IceCube, управляемый Национальным научным фондом США, представляет собой гигантский детектор, состоящий из 86 кабелей, которые проложены в скважинах, простирающихся до глубоких слоев льда. Детекторы регистрируют особый синий свет, излучаемый при взаимодействии нейтрино с атомным ядром. Было обнаружено множество высокоэнергетических нейтрино, но их невозможно было отследить до тех пор, пока под ледяной шапкой не было успешно обнаружено нейтрино с энергией 300 триллионов электронвольт. Эта энергия почти в 50 раз превышает энергию протонов, проходящих через Большой Хардонский коллайдер — самый мощный ускоритель частиц на нашей планете . После этого обнаружения система в реальном времени методично собирала и обрабатывала данные по всему электромагнитному спектру из лабораторий на Земле и в космосе о происхождении этого нейтрино.

Нейтрино удалось отследить до яркой галактики, известной как «блейзер». Блейзер — это гигантская эллиптическая активная галактика с двумя джетами, испускающими нейтрино и гамма-лучи. В её центре находится характерная сверхмассивная и быстро вращающаяся чёрная дыра , и галактика движется к Земле со скоростью, близкой к скорости света. Один из джетов блейзера отличается ослепительно ярким свечением и направлен прямо на Землю, что и дало галактике её название. Галактика блейзер расположена слева от созвездия Ориона, на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Земли. Нейтрино и гамма-лучи были обнаружены обсерваторией, а также 20 телескопами на Земле и в космосе . Первое исследование¹ показало обнаружение нейтрино, а второе последующее исследование² показало, что галактика Блейзер производила эти нейтрино и раньше, в 2014 и 2015 годах. Блейзер, безусловно, является источником чрезвычайно энергичных нейтрино, а следовательно, и космических лучей.

Революционное открытие в астрономии

Открытие этих нейтрино — огромный успех, позволяющий изучать и наблюдать Вселенную беспрецедентным образом. Ученые утверждают, что это открытие может впервые помочь им проследить происхождение загадочных космических лучей. Эти лучи — фрагменты атомов, которые падают на Землю из-за пределов Солнечной системы, двигаясь со скоростью света. Их обвиняют в проблемах со спутниками, системами связи и т. д. В отличие от нейтрино, космические лучи — это заряженные частицы, поэтому магнитные поля постоянно влияют на их траекторию и изменяют её, что делает невозможным отслеживание их происхождения. Космические лучи долгое время были предметом исследований в астрономии, и хотя они были открыты в 1912 году, они остаются большой загадкой.

В будущем, благодаря созданию более крупной нейтринной обсерватории с использованием аналогичной инфраструктуры, как в этом исследовании, можно будет получать результаты быстрее и регистрировать больше данных для обнаружения новых источников нейтрино. Это исследование, проведенное путем регистрации множества наблюдений и учета данных во всем электромагнитном спектре, имеет решающее значение для дальнейшего понимания Вселенной и механизмов физики, управляющих ею. Это яркий пример «многоканальной» астрономии, которая использует как минимум два разных типа сигналов для изучения космоса, что делает ее более мощной и точной в плане обнаружения подобных явлений. Такой подход помог обнаружить столкновения нейтронных звезд, а также гравитационные волны в недавнем прошлом. Каждый из этих сигналов дает нам новые знания о Вселенной и мощных событиях в атмосфере. Кроме того, это может помочь лучше понять экстремальные события, произошедшие миллионы лет назад, которые инициировали движение этих частиц к Земле.

Источник (ы)

1. Коллаборация IceCube и др. 2018. Многоканальные наблюдения вспыхивающего блазара, совпадающего с высокоэнергетическим нейтрино IceCube-170922A. Science . 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378

2. Коллаборация IceCube и др. 2018. Нейтринное излучение из направления блазара TXS 0506+056 до оповещения IceCube-170922A. Science . 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890

Последние

Дараксонрасиб одобрен для лечения рака поджелудочной железы.

Дараксонрасиб (Rasonque производства Revolution Medicines, Inc.), ингибитор...

Обрушение ледника привело к сейсмическому событию в Непале. 

Вблизи границы зафиксировано сейсмическое событие магнитудой 5.2...

Значение космического телескопа Нэнси Грейс Роман

Космический телескоп Нэнси Грейс Роман (обычно называемый...)

НАСА приглашает ISRO присоединиться к программе создания лунной базы.

НАСА пригласило ISRO (Индийскую организацию космических исследований)...

Полное солнечное затмение 2026 г.

12 августа 2026 года произошло полное солнечное затмение...

Искусственный интеллект разрабатывает полные функциональные геномы.

Языковая модель генома Evo 2 разработала новые...

НОВОСТИ

Не пропустите

Nuvaxovid и Covovax: 10-я и 9-я вакцины против COVID-19 в Списке ВОЗ для чрезвычайных ситуаций

После оценки и утверждения Европейским агентством по лекарственным средствам ...

Возрождение мозга свиньи после смерти: на дюйм ближе к бессмертию

Ученые оживили мозг свиньи через четыре часа после ее...

Наиболее точное значение гравитационной постоянной G до даты

Физики осуществили первое наиболее точное и точное...

Органическое сельское хозяйство может иметь гораздо большие последствия для изменения климата

Исследование показывает, что органическое выращивание продуктов питания оказывает большее влияние на...
Команда SCIEU
Команда SCIEUhttps://www.scientificeuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Значительные достижения науки. Воздействие на человечество. Вдохновляющие умы.

Дараксонрасиб одобрен для лечения рака поджелудочной железы.

Дараксонрасиб (Rasonque от Revolution Medicines, Inc.), ингибитор семейства ГТФаз RAS, одобрен для лечения взрослых пациентов с метастатическим раком поджелудочной железы...

Обрушение ледника привело к сейсмическому событию в Непале. 

Сейсмическое событие магнитудой 5.2, зафиксированное вблизи границы между Непалом и Китаем 26 августа 2026 года в 8:37 утра по местному времени (02:52:10 UTC), привело к...

Значение космического телескопа Нэнси Грейс Роман

Космический телескоп Нэнси Грейс Роман (обычно называемый просто телескопом Романа) планируется запустить в космос 30 августа 2026 года. Он будет...