The origins of high-energy нейтрино have been traced for the very first time, solving an important astronomic mystery
Чтобы понять и узнать больше энергетика или материи, изучение загадочных субатомных частиц очень важно. Физики смотрят на субатомные частицы - нейтрино – to gain further understanding of the different events and processes from which they have originated. We know about stars and particularly the sun by studying нейтрино. There is so much more to be learnt about the вселенная и понимание того, как функционируют нейтрино, является наиболее важным шагом для любого ученого, интересующегося физикой и астрономией.
Что такое нейтрино?
Нейтрино — это парообразные (и очень летучие) частицы, почти не имеющие массы и электрического заряда, и они могут проходить через любой тип материи без каких-либо изменений в себе. Нейтрино могут достичь этого, выдерживая экстремальные условия и плотную среду, такую как звезды. планета и галактики. Важной особенностью нейтрино является то, что они никогда не взаимодействуют с веществом в их окружении, и это делает их очень сложным для анализа. Кроме того, они существуют в трех «ароматах» — электронном, тау и мюонном, и они переключаются между этими ароматами, когда колеблются. Это называется явлением «перемешивания» и это самая странная область исследования при проведении экспериментов с нейтрино. Самой сильной стороной нейтрино является то, что они несут уникальную информацию об их точном происхождении. Это происходит главным образом потому, что нейтрино, хотя и обладают высокой энергией, не обладают зарядом, поэтому на них не влияют магнитные поля любой мощности. Происхождение нейтрино до конца не известно. Большинство из них исходят от Солнца, но небольшое количество, особенно те, которые имеют высокие энергии, происходят из более глубоких областей Земли. космосе. По этой причине точное происхождение этих неуловимых странников до сих пор было неизвестно и их называют «частицами-призраками».
Прослежено происхождение нейтрино высоких энергий
В новаторских исследованиях близнецов в астрономии, опубликованных в НаукаИсследователи впервые проследили происхождение призрачной субатомной частицы нейтрино, которая была обнаружена глубоко во льдах Антарктиды после того, как она проделала 3.7 миллиарда лет пути до планета Земля1,2. Эта работа достигается благодаря сотрудничеству более 300 ученых и 49 учреждений. Нейтрино высоких энергий были обнаружены крупнейшим в мире детектором IceCube, установленным на Южном полюсе Нейтринной обсерваторией IceCube глубоко в слоях льда. Для достижения этой цели во льду было пробурено 86 лунок глубиной полторы мили каждая, которые были распределены по сети из более чем 5000 световых датчиков, таким образом охватив общую площадь в 1 кубический километр. Детектор IceCube, управляемый Национальным научным фондом США, представляет собой гигантский детектор, состоящий из 86 кабелей, которые прокладываются в скважинах, доходящих до глубокого льда. Детекторы регистрируют особый синий свет, который излучается при взаимодействии нейтрино с атомным ядром. Было обнаружено множество нейтрино высоких энергий, но их невозможно было отследить до тех пор, пока нейтрино с энергией 300 триллионов электронвольт не было успешно обнаружено под ледяной шапкой. Эта энергия почти в 50 раз превышает энергию протонов, проходящих через Большой Хардонский коллайдер, который является самым мощным ускорителем частиц на этой планете. планета. Как только это обнаружение было сделано, система реального времени методично собирала и компилировала данные для всего электромагнитного спектра из лабораторий на Земле и в других странах. космосе о происхождении этого нейтрино.
Нейтрино удалось отследить до светящегося объекта. галактика известный как «блейзер». Blazer — это гигантский эллиптический тренажер. галактика с двумя струями, испускающими нейтрино и гамма-лучи. Он имеет характерную сверхмассивную и быстро вращающуюся черная дыра в его центре и галактика движется к Земле со скоростью света. Одна из струй блейзера имеет ослепительно яркий характер и направлена прямо на землю, создавая такое впечатление. галактика его имя. Блейзер галактика расположена левее созвездия Ориона и находится на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Земли. И нейтрино, и гамма-лучи были обнаружены обсерваторией, а также в общей сложности 20 телескопами на Земле и в космосе. космосе. Это первое исследование1 показало обнаружение нейтрино, а второе последующее исследование2 показало, что блейзер галактика эти нейтрино были произведены ранее, также в 2014 и 2015 годах. Блейзер определенно является источником чрезвычайно энергичных нейтрино и, следовательно, космических лучей.
Революционное открытие в астрономии
Открытие этих нейтрино является большим успехом и может позволить изучать и наблюдать вселенная бесподобным образом. Ученые утверждают, что это открытие может помочь им впервые проследить происхождение загадочных космических лучей. Эти лучи представляют собой фрагменты атомов, которые падают на Землю из-за пределов Солнечной системы, сверкая со скоростью света. Их обвиняют в том, что они создают проблемы для спутников, систем связи и т. д. В отличие от нейтрино, космические лучи являются заряженными частицами, поэтому магнитные поля продолжают воздействовать и изменять их путь, и это делает невозможным проследить их происхождение. Космические лучи долгое время были предметом исследований в астрономии, и хотя они были открыты в 1912 году, космические лучи остаются большой загадкой.
В будущем нейтринная обсерватория большего масштаба, использующая инфраструктуру, аналогичную той, что используется в этом исследовании, может достичь более быстрых результатов, и можно будет сделать больше обнаружений для выявления новых источников нейтрино. Это исследование, проведенное путем регистрации многочисленных наблюдений и учета данных по всему электромагнитному спектру, имеет решающее значение для дальнейшего понимания этого явления. вселенная физические механизмы, которые им управляют. Это яркая иллюстрация «мультимессенджерной» астрономии, которая использует по крайней мере два разных типа сигналов для исследования космоса, что делает их более мощными и точными, делая возможными такие открытия. Этот подход помог обнаружить столкновение нейтронных звезд, а также гравитационные волны в недавнем прошлом. Каждый из этих посланников дает нам новые знания о вселенная и мощные события в атмосфере. Кроме того, это может помочь лучше понять экстремальные события, произошедшие миллионы лет назад, заставившие эти частицы отправиться в путешествие на Землю.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
1. IceCube Collaboration et al. 2018. Наблюдения с помощью нескольких мессенджеров вспыхивающего блазара, совпадающего с высокоэнергетическим нейтрино IceCube-170922A. Наука. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2. IceCube Collaboration et al. 2018. Эмиссия нейтрино со стороны блазара TXS 0506 + 056 до сигнала тревоги IceCube-170922A. Наука. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
