FoodPro Preloader

Eksotiske rompartikler Slam inn i Buried South Pole Detector


IceCube-laben på Sørpolen har funnet nøytriner som kan oppstå i universets mest voldelige hendelser. SAVANNAH, Ga.- Et underjordisk eksperiment på Sørpolen har nå oppdaget tre av de høyeste energien nøytriner som noen gang har funnet, partikler som kan opprettes i universets mest voldsomme eksplosjoner. Disse n

IceCube-laben på Sørpolen har funnet nøytriner som kan oppstå i universets mest voldelige hendelser.

SAVANNAH, Ga.- Et underjordisk eksperiment på Sørpolen har nå oppdaget tre av de høyeste energien nøytriner som noen gang har funnet, partikler som kan opprettes i universets mest voldsomme eksplosjoner. Disse nøytrinene har alle energier i absurd høy skala peta-elektronvolt-omtrent energien tilsvarende en million ganger en protons masse. (Som Albert Einstein viste i sin berømte E = mc 2- ligning, er energi og masse ekvivalent, og en så stor mengde masse konverteres til et ekstremt nivå av energi.) Eksperimentet, kalt IceCube, rapporterte oppdagelsen av de to første- kallenavnet Ernie og Bert-i fjor, og annonserte den tredje mandag her på American Physical Society møtet. "Internt er det kjent som Big Bird, " sa IceCube fysiker Chris Weaver ved University of Wisconsin-Madison.
Disse nøytrinene er verdifulle fordi de er ekstremt standoffish, sjelden noen gang interagerer med andre partikler, og er uladet, slik at retningen deres aldri svekkes av magnetiske felt i universet. Dermed bør deres baner peke rett tilbake til deres kilde, som astronomer tror kan være en rekke intense hendelser som humongøse svarte hull som antyder materiell, eksplosjoner som kalles gamma-strålebryster eller galakser som danner stjerner i rasende priser.
Denne forkjærligheten for ikke-interaksjon gjør også nøytriner ekstremt vanskelige å oppdage. IceCube-eksperimentet ser etter de svært sjeldne anledninger når neutrinoer kolliderer med atomer i en kubikk kilometer is som er begravet under Sørpolen. Slike skjerming er nødvendig for å filtrere ut kollisjoner fra andre partikler, men inhiberer ikke nøytriner. Forsøket kapitaliserer på den naturlig rene isen der, ved hjelp av en region som strekker seg to ganger dybden av Grand Canyon undergrunnen. Tusenvis av lysdetektorer er innebygd i isen for å fange de små blinkene av lys opprettet når nøytriner er fanget. Slike interaksjoner er så sjeldne at IceCube-forskere måtte søke i to år for å finne disse tre høy-energi nøytrinene. I løpet av denne tidsperioden oppdaget instrumentet også 34 nøytriner med noe lavere energi. Noen av disse nøytrinene antas å være forurensning opprettet når ladede partikler kalt kosmiske stråler rammet jordens atmosfære, men en del av iscube-tråden kom sannsynligvis direkte fra voldelige prosesser i kosmos. Disse partiklene kalles astrofysiske nøytriner. "Det ser ut til at vi har nådd tvingende bevis for astrofysiske nøytriner, " sa UW-Madison fysikeren Albrecht Karle, medlem av IceCube-laget.
Kosmiske stråler selv er et mysterium. De mest energiske blant dem antas å stamme i samme prosesser som spiser astrofysiske nøytriner. Likevel, fordi kosmiske stråler (som til tross for navnet, egentlig er partikler med høy energi) belastes, reiser de buede stier, formet av magnetfelt, gjennom universet. Som et resultat beholder de ikke informasjon om hvor de kom fra. Studere nøytriner er en måte å prøve å forstå opprinnelsen til høy-energi kosmiske stråler, noe som på en eller annen måte spedte opp til nesten lyshastighet i en slags kosmisk partikkel akselerator. Bare hvordan dette skjer er et åpent spørsmål som viser hvor mye vi ikke vet om de mest voldelige prosessene i universet. "Dette er det største mysteriet i vårt århundre, " sier Toshihiro Fujii, en kosmisk stråleforsker ved University of Chicagos Kavli Institute for Cosmological Physics. Fujii var ikke involvert i IceCube, men sier at dens funn vil hjelpe sitt mål om å forstå kosmiske stråler.
En debatt om høy-energi nøytriner og kosmiske stråler er om de kommer fra galaktiske eller extragalaktiske kilder-med andre ord, kommer de ut av eller utenfor vår Melkeveis Galaxy? De fleste teorier favoriserer ekstragalaktiske kilder som aktive galaktiske kjerne-supermassive sorte hull i sentrene til andre galakser som gorging på saken. Et annet alternativ: gamma-ray bursts, de klareste eksplosjonene som er kjent i universet, som kan oppstå under noen supernovaer eller når to nøytronstjerner slås sammen. Eller kanskje disse partiklene er et biprodukt av galakser som kolliderer, og sender sjokkbølger gjennom deres gass som fører til at stjernene dannes i rasende hastigheter. Det er enda mulig at mørkt materiale, de usynlige ting som langt overveier det normale saken i universet, på en eller annen måte skaper kosmiske stråler og høy-energi nøytriner.
Basert på retningen de 37 nøytriner var på reise når de slår IceCube, ser det ut til at noen av dem har oppstått i det galaktiske flyet, den tetteste delen av Milky Way. Dette antyder at de kommer fra utenfor vår galakse. "Noen av de mest interessante hendelsene er langt fra det galaktiske flyet, " sa IceCube-forsker Nathan Whitehorn i UW-Madison. "Rent galaktiske forklaringer er harde."
Da forsøket samler mer høy-energi nøytriner i de kommende årene, vil IceCubes kart over neutrinkilder på himmelen bli bedre. Forskere er spesielt interessert i om noen av partiklene IceCube ser, kan spores tilbake til kjente kosmologiske objekter, som synlige aktive galaktiske kjerner eller gamma-strålebyster. "Til dags dato har vi ikke noe bevis på korrelasjon med en kjent kilde, " sier Naoko Kurahashi Neilson, en annen IceCube-samarbeidspartner ved UW-Madison, "men det står høyt på listen."