Τελικά εντοπίστηκαν νετρίνα από τον Γαλαξία
Related Posts
Τα νετρίνα γεμίζουν το σύμπαν, αλλά αυτό δεν θα το γνωρίζατε με τα μάτια σας. Αυτά τα υποατομικά σωματίδια είναι μικρά—τόσο μικρά που κάποτε οι φυσικοί νόμιζαν ότι δεν είχαν καθόλου μάζα—και δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Παρόλο που τρισεκατομμύρια νετρίνα εισέρχονται στο σώμα σας κάθε δευτερόλεπτο, η συντριπτική τους πλειονότητα περνούν χωρίς ίχνος.
Ωστόσο, οι αστρονόμοι λαχταρούν να δουν νετρίνα. Αυτό συμβαίνει επειδή τα νετρίνα είναι προϊόντα κοσμικών ακτίνων, κρυπτικά σωματίδια υψηλής ενέργειας που ρέουν συνεχώς σε όλο το σύμπαν από όλες τις κατευθύνσεις. Οι αστρονόμοι δεν είναι σίγουροι από πού προέρχονται οι κοσμικές ακτίνες, πώς συμπεριφέρονται κατά την πτήση ή —σε πολλές περιπτώσεις— από τι αποτελούνται.
Τα νετρίνα μπορούν να βοηθήσουν τους ερευνητές να το ανακαλύψουν, αλλά πρέπει πρώτα να δουν αυτά τα σωματίδια. Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι είχαν επιβεβαιώσει μόνο ότι είχαν βρει νετρίνα που προέρχονται από έξω από τον γαλαξία μας. Αλλά σε ένα χαρτί
δημοσίευσε
σε
Επιστήμη
Σήμερα, μια παγκόσμια ομάδα αστρονόμων ανακοίνωσε έναν επιδιωκόμενο από καιρό στόχο: τα πρώτα νετρίνα που προέρχονται από το επίπεδο του ίδιου του Γαλαξία.
«Αυτή είναι μια πολύ σημαντική ανακάλυψη», λέει
Λουίτζι Αντόνιο Φούσκο
αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Σαλέρνο στην Ιταλία, ο οποίος δεν ήταν συγγραφέας της εργασίας.
Το να βλέπεις αυτά τα φαντάσματα είναι ένα δύσκολο έργο. Ένα παρατηρητήριο νετρίνων δεν μοιάζει σε τίποτα με τηλεσκόπιο ή ραδιοφωνικό πιάτο. Αντίθετα, οι συγγραφείς της εφημερίδας εργάστηκαν με μια σειρά από τρύπες που είχαν ανοίξει περισσότερο από ένα μίλι στον πάγο του Νότιου Πόλου:
Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube
. Κάτω από αυτούς τους άξονες, βαθιά μέσα στο παγωμένο σκοτάδι, οι ανιχνευτές του IceCube παρακολουθούν για ίχνη φωτός από τα σωματίδια που γεννούν τα νετρίνα όταν συγκρούονται με την ύλη.
[Related: This ghostly particle may be why dark matter keeps eluding us]
Στο νερό ή τον πάγο, το φως ταξιδεύει μόνο γύρω στα τρία τέταρτα του ορίου ταχύτητάς του. Τα σωματίδια μπορούν να κινηθούν μέσα από αυτές τις ουσίες πιο γρήγορα από αυτό (αν και όχι πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός στο κενό). Εάν το κάνουν, εκτοξεύουν κώνους λαμπερού φωτός που ονομάζεται ακτινοβολία Cherenkov, που ισοδυναμεί με ηχητική έκρηξη. Μερικά παρατηρητήρια νετρίνων, όπως π.χ
ΑΝΤΑΡΕΣ
στο βυθό της Μεσογείου, αναζητήστε την ακτινοβολία Cherenkov στο νερό. Το IceCube χρησιμοποιεί, λοιπόν, πάγο.
Ακόμη και αφού οι επιστήμονες συνέταξαν τον τρόπο εύρεσης αυτών των νετρίνων, αντιμετώπισαν ένα άλλο πρόβλημα: τον θόρυβο. Οι ανιχνευτές νετρίνων ανιχνεύουν διαρκώς το αποτέλεσμα των κοσμικών ακτίνων που πέφτουν στην ανώτερη ατμόσφαιρα, αντλώντας υποατομικά σωματίδια στον πλανήτη. Πώς, λοιπόν, βρίσκετε τις βελόνες των κοσμικών νετρίνων σε αυτό το άχυρο υψηλής ενέργειας;
Η απάντηση είναι εξετάζοντας την κατεύθυνση. Τα νετρίνα από μακριά έχουν υψηλότερες ενέργειες και μπορούν πιο εύκολα να εκτοξεύσουν τον πλανήτη μας. Εάν ο ανιχνευτής σας εντοπίσει ένα νετρίνο που φαίνεται να προέρχεται από το έδαφος, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να προέρχεται από το διάστημα και να έχει περάσει από τη Γη πριν χτυπήσει τον ανιχνευτή σας.
Το 2013, το IceCube εντόπισε το
τα πρώτα κοσμικά νετρίνα
. Στα χρόνια που πέρασαν, μπόρεσαν να περιορίσουν τις πηγές νετρίνων σε μεμονωμένους γαλαξίες. «Εδώ και 10 χρόνια ανιχνεύουμε εξωγαλαξιακά νετρίνα», λέει
Φράνσις Χάλζεν
φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν και μέλος της συνεργασίας IceCube.
[Related: Dark energy fills the cosmos. But what is it?]
Αλλά μια σημαντική πηγή έλειπε: τα νετρίνα από τον δικό μας γαλαξία. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι θα πρέπει να υπάρχουν πολλά νετρίνα που αναδύονται από το αεροπλάνο του Γαλαξία. Οι επιστήμονες του IceCube είχαν προσπαθήσει να βρουν αυτά τα νετρίνα στο παρελθόν, αλλά δεν κατάφεραν ποτέ να εντοπίσουν με σιγουριά την προέλευσή τους.
«Αυτό που άλλαξε σε αυτήν την ανάλυση είναι ότι βελτιώσαμε πραγματικά τις μεθόδους που χρησιμοποιούμε», λέει
Mirco Hünnefeld
επιστήμονας στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Ντόρτμουντ στη Γερμανία και μέλος της συνεργασίας IceCube.
Η ομάδα του IceCube ακόνισε τα εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης της. Τα σημερινά νευρωνικά δίκτυα μπορούν να αφαιρέσουν τα νετρίνα από τον θόρυβο με πιο έντονη διακριτικότητα από ποτέ. Οι αστρονόμοι ανέλυσαν περισσότερες από 59.000 ανιχνεύσεις IceCube που συλλέχθηκαν μεταξύ 2011 και 2021 και τις συνέκριναν με προβλεπόμενα μοντέλα πηγών νετρίνων.
Ως αποτέλεσμα, είναι βέβαιοι ότι οι ανιχνεύσεις τους μπορούν να εξηγηθούν από νετρίνα που ρέουν από το επίπεδο επίπεδο του Γαλαξία και, ειδικότερα, από το γαλαξιακό κέντρο.
Τώρα, οι αστρονόμοι θέλουν να περιορίσουν τα σημεία στον ουρανό από τα οποία προέρχονται πραγματικά αυτά τα νετρίνα. Οι πιο ευαίσθητοι ανιχνευτές νετρίνων μπορούν να βοηθήσουν σε αυτό το έργο.
Παγάκι
θα λάβει αναβαθμίσεις αργότερα αυτή τη δεκαετία, και μια νέα γενιά παρατηρητηρίων νετρίνων—όπως π.χ
KM3NeT
στη Μεσόγειο και
GVD
κάτω από τη λίμνη Βαϊκάλη της Ρωσίας—θα επεκτείνει την εργαλειοθήκη των αστρονόμων για την παρακολούθηση νετρίνων.
«Το σήμα IceCube είναι ένα είδος διάχυτης ομίχλης», λέει ο Fusco. «Με την επόμενη γενιά, νομίζω ότι μπορούμε πραγματικά να πιέσουμε να προσπαθήσουμε να επισημάνουμε ποιες είναι οι μεμονωμένες πηγές αυτού του σήματος». Εάν οι αστρονόμοι μπορούν να το κάνουν αυτό, μπορούν να μάθουν περισσότερα για τις πηγές που δημιουργούν τις κοσμικές ακτίνες, οι οποίες θα μπορούσαν ενδεχομένως να είναι
σουπερνόβα
.
“Μόνο οι κοσμικές ακτίνες παράγουν νετρίνα, οπότε αν δείτε νετρίνα, βλέπετε πηγές κοσμικών ακτίνων”, λέει ο Halzen. «Ο στόχος της φυσικής των νετρίνων, ο πρωταρχικός στόχος, είναι να λύσει το πρόβλημα των κοσμικών ακτίνων 100 ετών».
«Αυτό θα μας βοηθήσει να ξεμπερδέψουμε πολλά από τα μυστήρια εκεί έξω», λέει ο Hünnefeld, «που δεν μπορούσαμε να κάνουμε πριν».
