Die oorsprong van hoë-energie neutrino is vir die heel eerste keer opgespoor, wat 'n belangrike astronomiese raaisel oplos
Om meer te verstaan en te leer energie of materie, die studie van die geheimsinnige sub-atomiese deeltjies is baie deurslaggewend. Fisici kyk na sub-atomiese deeltjies – neutrino – om verdere begrip te kry van die verskillende gebeure en prosesse waaruit dit ontstaan het. Ons weet van sterre en veral die son deur te studeer neutrino. 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 dampagtige (en baie vlugtige) deeltjies met byna 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 uiterste toestande en digte omgewings soos sterre te weerstaan, vliegtuig en sterrestelsels. 'n Belangrike eienskap van neutrino's is dat hulle nooit met die materie in hul omgewing interaksie het nie en dit maak hulle baie uitdagend om te ontleed. Hulle bestaan ook in drie "geure" - elektron, tau en muon en hulle wissel tussen hierdie geure wanneer hulle ossilleer. Dit word die "meng"-verskynsels genoem en dit is die vreemdste studiegebied wanneer eksperimente op neutrino's uitgevoer word. Die sterkste kenmerke van neutrino's is dat hulle unieke inligting oor hul presiese oorsprong dra. Dit is hoofsaaklik omdat neutrino's hoogs energiek is, hulle het geen lading 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 diegene wat hoë energie het, kom van die dieper streke van ruimte. Dit is die rede dat die presiese oorsprong van hierdie ontwykende swerwers nog onbekend was en daar word na hulle verwys as "spookdeeltjies".
Oorsprong van hoë-energie neutrino opgespoor
In baanbrekende tweelingstudies in sterrekunde gepubliseer in Wetenskap, het navorsers vir die eerste keer die oorsprong opgespoor van 'n spookagtige sub-atomiese deeltjie neutrino wat diep in ys in Antarktika gevind is nadat dit 3.7 miljard jaar gereis het na vliegtuig Aarde1,2. Hierdie werk word bereik deur 'n samewerking van meer as 300 wetenskaplikes en 49 instansies. Hoë-energie neutrino's is opgespoor deur die grootste IceCube detector ooit wat by die Suidpool deur die IceCube Neutrino Observatory diep in die yslae opgestel is. Om hul doel te bereik, is 86 gate in ys geboor, elkeen anderhalf myl diep, en versprei oor 'n netwerk van meer as 5000 ligsensors wat dus 'n totale oppervlakte van 1 kubieke kilometer dek. IceCube-verklikker, wat deur die Amerikaanse Nasionale Wetenskapstigting bestuur word, is 'n reuse-verklikker wat bestaan uit 86 kabels wat in boorgate geplaas word wat tot diep ys strek. Die detektors teken die spesiale blou lig aan 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 byna 50 keer groter as die energie van die protone wat deur die Large Hardon Collider beweeg wat die kragtigste deeltjieversneller op hierdie vliegtuig. Sodra hierdie opsporing gedoen is, het 'n intydse stelsel data, vir die hele elektromagnetiese spektrum, metodies versamel en saamgestel, vanaf laboratoriums op aarde en in ruimte oor hierdie neutrino se oorsprong.
Die neutrino is suksesvol teruggespoor na 'n lig sterrestelsel bekend as die "baadjie". Blazer is 'n reusagtige elliptiese aktief sterrestelsel met twee strale wat neutrino's en gammastrale uitstraal. Dit het 'n kenmerkende supermassiewe en draai vinnig swart gat by sy middelpunt en die sterrestelsel beweeg na die aarde om die spoed van lig. Een van die jets van die baadjie is van 'n brandende helder karakter en dit wys direk na die aarde wat dit gee sterrestelsel sy naam. Die baadjie sterrestelsel is aan die linkerkant 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 opgespoor en ook 'n totaal van 20 teleskope op Aarde en in ruimte. Hierdie eerste studie1 het die opsporing van neutrino's getoon en 'n tweede daaropvolgende studie2 het getoon dat die baadjie sterrestelsel het hierdie neutrino's vroeër ook in 2014 en 2015 vervaardig. Die baadjie 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. Wetenskaplikes sê 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 af na die aarde afkom en teen die spoed van lig vlam. Hulle word geblameer daarvoor dat hulle probleme met satelliete, kommunikasiestelsels ens veroorsaak. In teenstelling met neutrino's, is kosmiese strale gelaaide deeltjies, dus magnetiese velde hou aan om hul pad te beïnvloed en te verander en dit maak dit onmoontlik om hul oorsprong terug te spoor. Kosmiese strale is al lank die onderwerp van navorsing in sterrekunde en hoewel dit in 1912 ontdek is, bly kosmiese strale 'n groot raaisel.
In die toekoms kan 'n neutrino-sterrewag op 'n groter skaal wat soortgelyke infrastruktuur gebruik as wat in hierdie studie gebruik word, vinniger resultate behaal en meer opsporings kan gemaak word om nuwe bronne van neutrino's te ontrafel. Hierdie studie wat gedoen is deur verskeie waarnemings op te teken en kennis te neem van data oor die elektromagnetiese spektrum is noodsaaklik om ons begrip van die heelal die meganismes van fisika wat dit beheer. Dit is 'n uitstekende illustrasie van "multimessenger" sterrekunde wat ten minste twee verskillende soorte seine gebruik om die kosmos te ondersoek, wat dit kragtiger en akkurater maak om sulke ontdekkings moontlik te maak. Hierdie benadering het gehelp om neutronsterbotsing te ontdek en ook gravitasiegolwe in die onlangse verlede. Elkeen van hierdie boodskappers voorsien ons nuwe kennis oor die heelal en kragtige gebeurtenisse in die atmosfeer. Dit kan ook help om meer te verstaan oor die uiterste gebeure wat miljoene jare gelede plaasgevind het en hierdie deeltjies uiteengesit het om hul reis na die aarde te maak.
***
{Jy kan die oorspronklike navorsingsartikel lees deur die DOI-skakel wat hieronder gegee word in die lys van aangehaalde bronne te klik}
Bronne)
1.The IceCube Collaboration et al. 2018. Multiboodskapper-waarnemings van 'n vlammende blazar wat saamval met hoë-energie neutrino IceCube-170922A. Wetenskap. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2.The IceCube Collaboration et al. 2018. Neutrino-emissie uit die rigting van die blazar TXS 0506+056 voor die IceCube-170922A-waarskuwing. Wetenskap. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
***
