Die oorsprong van hoë-energie neutrino's is vir die heel eerste keer opgespoor, wat 'n belangrike astronomiese misterie oplos.
Om energie of materie te verstaan en meer te leer , is die studie van die geheimsinnige subatomiese deeltjies baie belangrik. Fisici kyk na subatomiese deeltjies – neutrino's – om verdere begrip te verkry van die verskillende gebeurtenisse en prosesse waaruit hulle ontstaan het. Ons weet van sterre en veral die son deur neutrino's te bestudeer . Daar is soveel meer om te leer oor die heelal en om te verstaan hoe neutrino's funksioneer, is die belangrikste stap vir enige wetenskaplike wat in fisika en sterrekunde belangstel.
Wat is neutrino's?
Neutrino's is dampvormige (en baie vlugtige) deeltjies met amper geen massa, geen elektriese lading nie, en hulle kan deur enige tipe materie beweeg sonder enige verandering in hulself. Neutrino's kan dit bereik deur ekstreme toestande en digte omgewings soos sterre, planete en sterrestelsels te weerstaan . 'n Belangrike eienskap van neutrino's is dat hulle nooit met die materie in hul omgewing in wisselwerking tree nie, en dit maak hulle baie uitdagend om te analiseer. Hulle bestaan ook in drie "geure" - elektron, tau en muon, en hulle wissel tussen hierdie geure wanneer hulle ossilleer. Dit word die "meng"-verskynsel genoem en dit is die vreemdste studiegebied wanneer eksperimente op neutrino's uitgevoer word. Die sterkste kenmerk van neutrino's is dat hulle unieke inligting oor hul presiese oorsprong dra. Dit is hoofsaaklik omdat neutrino's, hoewel hoogs energiek, geen lading besit nie, daarom bly hulle onaangeraak deur magnetiese velde van enige krag. Die oorsprong van neutrino's is nie heeltemal bekend nie. Die meeste van hulle kom van die son, maar 'n klein aantal, veral dié met hoë energieë, kom van dieper streke van die ruimte . Dit is die rede dat die presiese oorsprong van hierdie ontwykende swerwers nog onbekend was en hulle word "spookdeeltjies" genoem.
Oorsprong van hoë-energie neutrino opgespoor
In baanbrekende tweelingstudies in sterrekunde wat in Science gepubliseer is , het navorsers vir die eerste keer die oorsprong van 'n spookagtige subatomiese deeltjie-neutrino opgespoor wat diep in die ys in Antarktika gevind is nadat dit 3.7 miljard jaar na planeet Aarde 1,2 gereis het . Hierdie werk word bereik deur 'n samewerking van meer as 300 wetenskaplikes en 49 instellings. Hoë-energie-neutrino's is opgespoor deur die grootste IceCube-detektor ooit wat deur die IceCube Neutrino-observatorium by die Suidpool opgestel is, diep in die yslae. Om hul doel te bereik, is 86 gate in die ys geboor, elk een en 'n half myl diep, en versprei oor 'n netwerk van meer as 5000 ligsensors wat dus 'n totale oppervlakte van 1 kubieke kilometer dek. Die IceCube-detektor, bestuur deur die Amerikaanse Nasionale Wetenskapstigting, is 'n reuse-detektor wat bestaan uit 86 kabels wat in boorgate geplaas word wat tot diep in die ys strek. Die detektors neem die spesiale blou lig op wat uitgestraal word wanneer 'n neutrino met 'n atoomkern in wisselwerking tree. Baie hoë-energie neutrino's is opgespoor, maar hulle was onopspoorbaar totdat 'n neutrino met 'n energie van 300 triljoen elektronvolt suksesvol onder 'n yskap opgespoor is. Hierdie energie is amper 50 keer groter as die energie van die protone wat deur die Large Hardon Collider beweeg, die kragtigste deeltjieversneller op hierdie planeet . Nadat hierdie opsporing gedoen is, het 'n intydse stelsel metodies data vir die hele elektromagnetiese spektrum versamel en saamgestel vanaf laboratoriums op Aarde en in die ruimte oor die oorsprong van hierdie neutrino.
Die neutrino is suksesvol teruggespoor na 'n helder sterrestelsel bekend as die "blazer". Blazer is 'n reuse elliptiese aktiewe sterrestelsel met twee strale wat neutrino's en gammastrale uitstraal. Dit het 'n kenmerkende supermassiewe en vinnig draaiende swartgat in sy middelpunt en die sterrestelsel beweeg na die Aarde toe teen die spoed van lig. Een van die strale van die blazer is van 'n vlammende helder karakter en dit wys direk na die aarde, wat hierdie sterrestelsel sy naam gee. Die blazer- sterrestelsel is links van die Orion-konstellasie geleë en hierdie afstand is ongeveer 4 miljard ligjare van die Aarde af. Beide neutrino's en gammastrale is deur die sterrewag en ook 'n totaal van 20 teleskope op Aarde en in die ruimte waargeneem . Hierdie eerste studie1 het die opsporing van neutrino's getoon en 'n tweede daaropvolgende studie2 het getoon dat die blazer- sterrestelsel hierdie neutrino's vroeër ook in 2014 en 2015 geproduseer het. Die blazer is beslis 'n bron van uiters energieke neutrino's en dus ook van kosmiese strale.
Baanbrekende ontdekking in sterrekunde
Die ontdekking van hierdie neutrino's is 'n groot sukses en dit kan die studie en waarneming van die heelal op 'n ongeëwenaarde wyse moontlik maak. Wetenskaplikes beweer dat hierdie ontdekking hulle kan help om vir die heel eerste keer die oorsprong van die geheimsinnige kosmiese strale terug te spoor. Hierdie strale is fragmente van atome wat van buite die sonnestelsel teen die spoed van lig na die aarde afkom. Hulle word daarvan beskuldig dat hulle probleme met satelliete, kommunikasiestelsels, ens. veroorsaak. In teenstelling met neutrino's, is kosmiese strale gelaaide deeltjies, dus beïnvloed en verander magnetiese velde voortdurend hul pad, wat dit onmoontlik maak om hul oorsprong terug te spoor. Kosmiese strale is al lank die onderwerp van navorsing in sterrekunde, en hoewel hulle in 1912 ontdek is, bly kosmiese strale 'n groot misterie.
In die toekoms kan 'n neutrino-observatorium op 'n groter skaal, wat soortgelyke infrastruktuur as dié in hierdie studie gebruik, gebruik, vinniger resultate behaal en meer deteksies kan gemaak word om nuwe bronne van neutrino's te ontrafel. Hierdie studie, wat gedoen word deur veelvuldige waarnemings op te neem en kennis te neem van data oor die elektromagnetiese spektrum, is van kritieke belang om ons begrip van die heelal en die meganismes van fisika wat dit beheer, te bevorder. Dit is 'n uitstekende illustrasie van "multiboodskapper"-sterrekunde wat ten minste twee verskillende tipes sein gebruik om die kosmos te ondersoek, wat dit kragtiger en akkurater maak om sulke ontdekkings moontlik te maak. Hierdie benadering het gehelp om neutronsterbotsings en ook gravitasiegolwe in die onlangse verlede te ontdek. Elk van hierdie boodskappers gee ons nuwe kennis oor die heelal en kragtige gebeure in die atmosfeer. Dit kan ook help om meer te verstaan oor die ekstreme gebeure wat miljoene jare gelede plaasgevind het en hierdie deeltjies op hul reis na die Aarde gebring het.
***
Bronne)
1. Die IceCube Collaboration et al. 2018. Multiboodskapperwaarnemings van 'n opvlammende blazar wat saamval met die hoë-energie neutrino IceCube-170922A. Science . 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2. Die IceCube Collaboration et al. 2018. Neutrino-emissie vanuit die rigting van die blazar TXS 0506+056 voor die IceCube-170922A-waarskuwing. Science . 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
***
