IceCube نوترینوهای پرانرژی را از داخل کهکشان راه شیری - دنیای فیزیک شناسایی می کند

نوترینوهای پرانرژی که از کهکشان راه شیری بیرون می آیند برای اولین بار مشاهده شده اند. که طبق یافته های جدید از رصدخانه نوترینوهای مکعب یخ در ایستگاه قطب جنوبی آموندسن-اسکات که با مشاهده کهکشان راه شیری در ذرات به جای نور، راه جدیدی از نجوم چند پیام رسان را باز می کند.

نوترینوها ذرات بنیادی هستند که جرم بسیار کوچکی دارند و به سختی با مواد دیگر برهمکنش می‌کنند، اما جهان را پر می‌کنند از تریلیون‌ها که در هر ثانیه بی‌خطر از بدن شما عبور می‌کنند.

پیش از این، نوترینوها میلیاردها برابر پرانرژی‌تر از نوترینوهایی بودند که توسط واکنش‌های همجوشی در خورشید ما تولید می‌شوند و از منابع خارج از کهکشانی مانند اختروش‌ها می‌آیند. با این حال، تئوری پیش بینی می کند که نوترینوهای پرانرژی نیز باید در کهکشان راه شیری تولید شوند.

وقتی اخترشناسان به صفحه کهکشان ما نگاه می کنند، راه شیری را با تشعشعات پرتو گاما روشن می بینند که هنگام برخورد پرتوهای کیهانی محبوس شده توسط میدان مغناطیسی کهکشان ما با اتم های فضای بین ستاره ای ایجاد می شود. این برخوردها همچنین باید نوترینوهای پرانرژی تولید کنند.

اکنون محققان با استفاده از تکنیک‌های یادگیری ماشینی برای غربال کردن داده‌های ده ساله رصدخانه نوترینو IceCube که شامل حدود 60 رویداد نوترینو است، سرانجام شواهد قانع‌کننده‌ای برای این نوترینوها پیدا کرده‌اند. می‌گوید: «درست مانند پرتوهای گاما، نوترینوهایی که مشاهده می‌کنیم در سراسر صفحه کهکشانی توزیع شده‌اند». فرانسیس هالزن از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، که محقق اصلی IceCube است.

رویدادهای آبشاری

آشکارساز IceCube از یک کیلومتر مکعب یخ تشکیل شده است که در زیر قطب جنوب مدفون شده و با 5160 حسگر نوری که در مواقع نادری که یک نوترینو با مولکول آب یخ برهم‌کنش می‌کند، چشمک‌های نور مرئی را تماشا می‌کند. هنگامی که یک رویداد نوترینو رخ می دهد، نوترینو یا یک مسیر دراز یا یک "رویداد آبشاری" را ترک می کند که به موجب آن انرژی نوترینو در یک حجم کوچک و کروی در داخل یخ متمرکز می شود.

هنگامی که پرتوهای کیهانی با ماده در محیط بین ستاره‌ای برهم‌کنش می‌کنند، پیون‌هایی با عمر کوتاه تولید می‌کنند که به سرعت تجزیه می‌شوند. هالزن گفت: «پیون‌های باردار به نوترینوهای شناسایی‌شده توسط IceCube و پیون‌های خنثی به دو پرتو گاما که توسط تلسکوپ فضایی فرمی [ناسا] رصد شده است، تجزیه می‌شوند». دنیای فیزیک.

نوترینوها قبلاً ناشناخته مانده بودند، زیرا توسط یک سیگنال پس‌زمینه نوترینوها و میون‌ها ناشی از فعل و انفعالات پرتوهای کیهانی بسیار نزدیک‌تر به خانه، در جو زمین، غرق می‌شدند.

IceCube نوترینوهای پرانرژی را از یک هسته فعال کهکشانی شناسایی می کند

این پس‌زمینه ردیاب‌هایی را بر جای می‌گذارد که وارد آشکارساز می‌شوند، در حالی که نوترینوهای با انرژی بالاتر از کهکشان راه شیری احتمال بیشتری برای ایجاد رویدادهای آبشاری دارند. الگوریتم یادگیری ماشینی که توسط دانشمندان IceCube در دانشگاه TU Dortmund آلمان توسعه داده شد، قادر بود فقط برای رویدادهای آبشاری انتخاب کند، بسیاری از تداخل محلی را حذف کرده و به سیگنال کهکشان راه شیری اجازه می دهد تا برجسته شود.

اگرچه بدست آوردن اطلاعات در مورد جهتی که یک نوترینو در یک رویداد آبشاری از آن آمده است دشوارتر است، هالزن می گوید که رویدادهای آبشاری را می توان با دقت "پنج درجه یا بیشتر" بازسازی کرد. اگرچه این امر مانع از شناسایی منابع خاص نوترینوها در راه شیری می شود، هالزن می گوید که مشاهده الگوی تابش کهکشان و مطابقت آن با الگوی مشاهده شده از پرتوهای گاما توسط تلسکوپ فضایی فرمی کافی است.

گام بعدی این تیم تلاش برای شناسایی منابع خاصی از نوترینوها در کهکشان راه شیری است. این می تواند با IceCube اصلاح شده، که نامگذاری شده است، امکان پذیر باشد Gen2که در صورت بهره برداری کامل تا سال 2032، اندازه منطقه آشکارساز را به ده کیلومتر مکعب یخ افزایش می دهد.

یافته ها در علم.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. خودرو / خودروهای الکتریکی، کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• BlockOffsets. نوسازی مالکیت افست زیست محیطی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/icecube-detects-high-energy-neutrinos-from-within-the-milky-way/