IceCube wykrywa wysokoenergetyczne neutrina w Drodze Mlecznej – Physics World

Po raz pierwszy zaobserwowano wysokoenergetyczne neutrina wyłaniające się z Drogi Mlecznej. Tak wynika z nowych ustaleń z Obserwatorium IceCube Neutrino na stacji Amundsen–Scott South Pole, które otwierają nową drogę w astronomii obejmującej wielu posłańców, obserwując galaktykę Drogi Mlecznej w cząsteczkach, a nie w świetle.

Neutrina to podstawowe cząstki, które mają bardzo małe masy i ledwo oddziałują z inną materią, ale wypełniają wszechświat bilionami cząstek, które co sekundę nieszkodliwie przechodzą przez twoje ciało.

Wcześniej wykryto neutrina miliardy razy bardziej energetyczne niż te wytwarzane w reakcjach termojądrowych zachodzących w naszym Słońcu, pochodzące ze źródeł pozagalaktycznych, takich jak kwazary. Teoria przewiduje jednak, że wysokoenergetyczne neutrina powinny powstawać także w Drodze Mlecznej.

Kiedy astronomowie patrzą na płaszczyznę naszej galaktyki, widzą Drogę Mleczną rozświetloną emisjami promieniowania gamma, które powstają, gdy promienie kosmiczne uwięzione przez pole magnetyczne naszej galaktyki zderzają się z atomami w przestrzeni międzygwiazdowej. W wyniku tych zderzeń powinny również powstać wysokoenergetyczne neutrina.

Naukowcy w końcu znaleźli przekonujące dowody na istnienie tych neutrin, wykorzystując techniki uczenia maszynowego do przeglądania danych z Obserwatorium Neutrino IceCube z dziesięciu lat, które obejmują około 60 000 zdarzeń neutrinowych. „[Podobnie jak promienie gamma], obserwowane przez nas neutrina są rozmieszczone w całej płaszczyźnie galaktycznej” – mówi Franciszka Halzena z Uniwersytetu Wisconsin–Madison, który jest głównym badaczem IceCube.

Wydarzenia kaskadowe

Detektor IceCube składa się z kilometra sześciennego lodu zakopanego pod biegunem południowym i wyposażonego w 5160 czujników optycznych, które obserwują błyski światła widzialnego w rzadkich przypadkach, gdy neutrino wchodzi w interakcję z cząsteczką lodu wodnego. Kiedy następuje zdarzenie neutrina, neutrino albo pozostawia wydłużony ślad, albo tworzy „zdarzenie kaskadowe”, w wyniku którego energia neutrina jest skoncentrowana w małej, kulistej objętości w lodzie.

Kiedy promienie kosmiczne oddziałują z materią w ośrodku międzygwiazdowym, powstają krótkotrwałe piony, które szybko się rozpadają. „Naładowane piony rozpadają się na neutrina wykryte przez IceCube, a neutralne piony rozpadają się na dwa promienie gamma obserwowane przez Fermi [Kosmiczny Teleskop Promieniowania Gamma]” – powiedział Halzen Świat Fizyki.

Neutrina pozostawały wcześniej niewykryte, ponieważ zostały zagłuszone przez sygnał tła złożony z neutrin i mionów, spowodowany interakcjami promieni kosmicznych znacznie bliżej domu, w atmosferze ziemskiej.

IceCube wykrywa wysokoenergetyczne neutrina z aktywnego jądra galaktycznego

To tło pozostawia ślady, które wchodzą do detektora, podczas gdy neutrina o wyższej energii z Drogi Mlecznej z większym prawdopodobieństwem wytwarzają zdarzenia kaskadowe. Algorytm uczenia maszynowego opracowany przez naukowców z IceCube na Uniwersytecie TU w Dortmundzie w Niemczech był w stanie wybierać tylko zdarzenia kaskadowe, usuwając większość lokalnych zakłóceń i pozwalając, aby sygnał z Drogi Mlecznej wyróżniał się.

Chociaż w przypadku zdarzenia kaskadowego trudniej jest uzyskać informacje o kierunku, z którego nadeszło neutrino, Halzen twierdzi, że zdarzenia kaskadowe można zrekonstruować z dokładnością do „mniej więcej pięciu stopni”. Choć wyklucza to identyfikację konkretnych źródeł neutrin w Drodze Mlecznej, Halzen twierdzi, że wystarczy obserwować wzór promieniowania galaktyki i dopasować go do obserwowanego dla promieni gamma przez kosmiczny teleskop Fermiego.

Następnym krokiem zespołu jest próba zidentyfikowania konkretnych źródeł neutrin w Drodze Mlecznej. Byłoby to możliwe dzięki odnowionej kostce IceCube o nazwie Gen2, co zwiększy obszar detektora do dziesięciu kilometrów sześciennych lodu, gdy detektor osiągnie pełną funkcjonalność do roku 2032.

Wyniki opublikowano w nauka.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Motoryzacja / pojazdy elektryczne, Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Przesunięcia bloków. Modernizacja własności offsetu środowiskowego. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/icecube-detects-high-energy-neutrinos-from-within-the-milky-way/