IceCube が天の川銀河内から高エネルギーニュートリノを検出 – Physics World

天の川銀河から発生する高エネルギーニュートリノが初めて発見された。 それは、新たな調査結果によると、 IceCubeニュートリノ天文台 アムンゼン・スコット南極点基地では、天の川銀河を光ではなく粒子で観察することにより、マルチメッセンジャー天文学の新たな道を切り開きました。

ニュートリノは、質量が非常に小さく、他の物質とほとんど相互作用しない基本粒子ですが、毎秒何兆個も無害に身体を通過して宇宙を満たしています。

これまでに、太陽内の核融合反応によって生成されるニュートリノよりも数十億倍エネルギーの高いニュートリノが、クェーサーなどの銀河系外の発生源から検出されていました。 しかし、理論によれば、高エネルギーニュートリノは天の川銀河内でも生成されるはずです。

天文学者が私たちの銀河の平面を見ると、銀河の磁場に捕らえられた宇宙線が星間空間の原子と衝突するときに生成されるガンマ線の放出で天の川が照らされるのが見えます。 これらの衝突では高エネルギーのニュートリノも生成されるはずです。

研究者たちは、機械学習技術を使用して、約 60 件のニュートリノ事象を含むアイスキューブ ニュートリノ天文台からの 000 年間のデータを精査することにより、これらのニュートリノに関する説得力のある証拠をついに発見しました。 「[ガンマ線と同じように]、私たちが観測するニュートリノは銀河面全体に分布しています」と彼は言います。 フランシス・ハルゼン ウィスコンシン大学マディソン校の博士であり、IceCube の主任研究員です。

カスケードイベント

IceCube 検出器は、南極の地下に埋められた立方キロメートルの氷で構成されており、5160 個の光学センサーが張り巡らされており、まれにニュートリノが水の氷の分子と相互作用する可視光のフラッシュを監視します。 ニュートリノ事象が発生すると、ニュートリノは細長い軌跡を残すか、またはニュートリノのエネルギーが氷内の小さな球状体積に集中する「カスケード事象」のいずれかを残します。

宇宙線が星間物質内の物質と相互作用すると、すぐに崩壊する短命のパイオンが生成されます。 「荷電パイオンはアイスキューブで検出されるニュートリノに崩壊し、中性パイオンは[NASAの]フェルミ[ガンマ線宇宙望遠鏡]で観測されるXNUMXつのガンマ線に崩壊する」とハルゼン氏は語った。 物理学の世界.

ニュートリノは、はるかに近い地球の大気中での宇宙線相互作用によって引き起こされるニュートリノとミューオンのバックグラウンド信号によってかき消されていたため、これまで検出されませんでした。

IceCube は、活動銀河核からの高エネルギー ニュートリノを検出します

このバックグラウンドは検出器に入る痕跡を残しますが、天の川からのより高エネルギーのニュートリノはカスケード現象を生成する可能性が高くなります。 ドイツのドルトムント大学の IceCube の科学者が開発した機械学習アルゴリズムは、カスケード イベントのみを選択することができ、局所的な干渉の多くを除去し、天の川からの信号を目立たせることができました。

カスケード現象においてニュートリノがどの方向から来たのかについての情報を得るのはさらに難しいが、ハルゼン氏によれば、カスケード現象は「XNUMX度程度」の精度で再現できるという。 これでは天の川銀河内のニュートリノの特​​定の発生源を特定することはできないが、銀河からの放射パターンを観察し、それをフェルミ宇宙望遠鏡で観察されたガンマ線のパターンと一致させるだけで十分だとハルゼン氏は言う。

研究チームの次のステップは、天の川銀河内のニュートリノの特​​定の発生源を特定することです。 これは、改良された IceCube で可能になる可能性があります。 Gen2、2032年までに完全に運用可能になると、検出器エリアのサイズは氷のXNUMX立方キロメートルに増加します。

調査結果は、 科学.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/icecube-detects-high-energy-neutrinos-from-within-the-milky-way/