Neutrini de înaltă energie prinși dincolo de sistemul solar

Particule fantomatice de înaltă energie de dincolo de sistemul solar au fost prinse pentru prima dată de un experiment gigant îngropat sub gheața antarctică. Observarea particulelor, numite neutrini, reprezintă un pas major către identificarea fenomenelor astrofizice misterioase care aruncă particule subatomice în univers cu viteze extraordinare.

Neutrinii sunt un instrument intrigant pentru explorarea cosmosului. Particulele firave nu au nicio sarcină și rareori interacționează cu materia, permițând astronomilor să urmărească o cale dreaptă înapoi la sursa lor. Cu toate acestea, inerția neutrinilor îi face și ei greu de detectat. Oamenii de știință sunt încrezători că neutrinii extraterestre care împachetează mai multă energie decât particulele de la orice accelerator creat de om împinge constant Pământul, arătând probabil unele dintre cele mai violente obiecte ale universului. Dar până acum cercetătorii au reușit să detecteze doar neutrini relativ mici care curgeau din atmosferă, soare și o supernova din 1987.

Căutând să pună capăt deceniilor de frustrare, fizicienii și-au pus speranțele în IceCube, o gamă largă de detectoare de neutrini îngropate până la 2,5 kilometri sub suprafața calotei de gheață antarctice, lângă Polul Sud. Începând cu mai 2010, peste 5.000 de senzori de lumină încorporați într-un volum echivalent cu 400.000 de piscine de dimensiuni olimpice au căutat fulgerări subtile care indică faptul că neutrinii au lovit atomii în adâncurile întunecate ale gheții.

Acum perseverența fizicienilor a dat roade. În primii doi ani de funcționare, IceCube a capturat 28 de neutrini de înaltă energie, inclusiv cei opt cei mai energici detectați vreodată, raportează cercetătorii în 22 noiembrie. Ştiinţă. Cercetătorii au filtrat aproximativ 200.000 de neutrini care au venit din atmosferă, majoritatea având energii mai scăzute și au fost însoțiți de o ploaie de alte particule, pentru a confirma că acești 28 au provenit la ani lumină distanță. „Nu există nimic în sistemul solar care ar trebui să le producă”, spune Nathan Whitehorn, coautor al studiului și fizician la Universitatea din Wisconsin-Madison.

Cei doi neutrini cei mai rapizi, supranumiți Bert și Ernie când au fost anunțați în aprilie, au lovit gheața cu energie de peste un milion de miliarde de electroni volți. Aceasta este de aproximativ 150 de ori mai multă energie decât cea transportată de fiecare proton care zboară în jurul Large Hadron Collider, cel mai puternic accelerator de particule din lume. (Continuând tradiția stabilită cu Bert și Ernie, ceilalți 26 de neutrini au primit, de asemenea, nume Muppet, inclusiv Mr. Snuffleupagus și Dr. Strangepork.) Chiar și cei mai lenți dintre cei 28 de neutrini au împachetat de aproximativ un milion de ori mai multă energie decât cei din 1987. supernova. „Este o muncă foarte bună”, spune Kate Scholberg, un fizician al particulelor de la Universitatea Duke, care nu este implicat în cercetare. „A trecut mult timp.”

Următorul pas, spune Whitehorn, este folosirea neutrinilor pentru a rezolva un mister cosmic de lungă durată. Timp de zeci de ani, astronomii au detectat protoni, electroni și alte particule încărcate care sosesc din spațiu cu viteze extraordinare. Cu toate acestea, nimeni nu știe ce obiect sau eveniment ar putea accelera particulele către acele energii. Particulele încărcate nu indică sursa lor, deoarece sunt deviate de câmpurile magnetice, dar se pot descompune în neutrini, care călătoresc în linie dreaptă. Asta înseamnă că neutrinii colectați de IceCube ar putea expune în sfârșit acceleratorii de particule remarcabil de puternici ai universului, care ar putea fi găuri negre supermasive, explozii stelare cataclismice sau obiecte violente necunoscute.

Cei 28 de neutrini detectați până acum au venit din toate direcțiile, spune Whitehorn, observând că unele particule s-au apropiat din emisfera nordică și au călătorit prin interiorul Pământului înainte de a lovi gheața. Dar mai multe date ar putea indica în cele din urmă regiuni ale cerului ca surse primare. În plus, neutrinii vin în trei soiuri, sau arome, care oferă indicii despre originile particulelor. Datele timpurii confirmă că IceCube a captat toate cele trei arome de neutrini. Acum, cercetătorii sunt ocupați să analizeze ultimul an și jumătate de date care nu sunt acoperite în Ştiinţă studiu.