Порекло високе енергије неутрино су по први пут ушли у траг, решавајући важну астрономску мистерију
Да бисте разумели и научили више енергија или материје, проучавање мистериозних субатомских честица је веома кључно. Физичари гледају на субатомске честице - неутрини – да стекну даље разумевање различитих догађаја и процеса из којих су настали. О звездама, а посебно о сунцу, знамо кроз учење неутрини. Има још много тога да се научи о свемир а разумевање начина на који неутрини функционишу је најважнији корак за сваког научника заинтересованог за физику и астрономију.
Шта су неутрини?
Неутрини су парне (и веома испарљиве) честице готово без масе, без електричног набоја и могу да прођу кроз било коју врсту материје без икаквих промена у себи. Неутрини то могу постићи издржавањем екстремних услова и густог окружења попут звезда, планета галаксије. Важна особина неутрина је да никада не ступају у интеракцију са материјом у свом окружењу и то их чини веома изазовним за анализу. Такође, постоје у три „укуса“ – електрон, тау и мион и прелазе између ових укуса када осцилирају. Ово се зове феномен "мешања" и ово је најчуднија област проучавања када се изводе експерименти на неутринима. Најјача карактеристика неутрина је да носе јединствене информације о свом тачном пореклу. То је углавном због тога што су неутрини, иако су високо енергетски, немају наелектрисање, тако да на њих не утичу магнетна поља било које снаге. Порекло неутрина није у потпуности познато. Већина њих долази од сунца, али мали број, посебно оних који имају високу енергију, долази из дубљих региона простор. То је разлог што је тачно порекло ових неухватљивих луталица још увек било непознато и они се називају „честице духова“.
Праћено порекло неутрина високе енергије
У револуционарним студијама близанаца у астрономији објављеним у Наука, истраживачи су по први пут пратили порекло сабласне субатомске честице неутрина која је пронађена дубоко у леду на Антарктику након што је путовала 3.7 милијарди година до планета Земља1,2. Овај рад се остварује сарадњом преко 300 научника и 49 институција. Високоенергетски неутрини откривени су највећим детектором ИцеЦубе који је икада постављен на Јужном полу од стране ИцеЦубе Неутрино опсерваторије дубоко у слојевима леда. Да би се постигао њихов циљ, 86 рупа је избушено у леду, свака дубока миљу и по, и распоређено у мрежи од више од 5000 светлосних сензора, покривајући тако укупну површину од 1 кубног километра. ИцеЦубе детектор, којим управља Национална научна фондација САД, је џиновски детектор који се састоји од 86 каблова који су постављени у бушотине које се протежу до дубоког леда. Детектори бележе специјално плаво светло које се емитује када неутрино ступи у интеракцију са атомским језгром. Детектовано је много високоенергетских неутрина, али им се није могло ући у траг све док неутрино са енергијом од 300 трилиона електрон-волти није успешно откривен испод ледене капе. Ова енергија је скоро 50 пута већа од енергије протона који круже кроз Велики Хардон колајдер који је најмоћнији акцелератор честица на овом планета. Када је ова детекција обављена, систем у реалном времену је методично прикупљао и састављао податке, за цео електромагнетни спектар, из лабораторија на Земљи иу простор о пореклу овог неутрина.
Неутрино је успешно праћено назад до светлећег галаксија познат као "блејзер". Блазер је гигантски елиптични активни галаксија са два млаза који емитују неутрине и гама зраке. Има карактеристичну супермасивност и брзо се окреће црна рупа у свом центру и галаксија креће се ка Земљи брзином светлости. Један од млазница блејзера је блиставог карактера и усмерен је директно на земљу дајући ово галаксија његово име. Блазер галаксија налази се лево од сазвежђа Орион и ова удаљеност је око 4 милијарде светлосних година од Земље. Опсерваторија је детектовала и неутрино и гама зраке, као и укупно 20 телескопа на Земљи иу простор. Ова прва студија1 показала је детекцију неутрина, а друга следећа студија2 показала је да је блејзер галаксија је произвео ове неутрине и раније 2014. и 2015. Блејзер је дефинитивно извор изузетно енергетских неутрина, а тиме и космичких зрака.
Револуционарно откриће у астрономији
Откриће ових неутрина је велики успех и може омогућити проучавање и посматрање свемир на начин без премца. Научници наводе да би им ово откриће могло помоћи да по први пут пронађу порекло мистериозних космичких зрака. Ови зраци су фрагменти атома који се спуштају на Земљу изван Сунчевог система пламтећи брзином светлости. Они се окривљују за изазивање проблема сателитима, комуникационим системима итд. За разлику од неутрина, космички зраци су наелектрисане честице, тако да магнетна поља стално утичу и мењају њихову путању и то онемогућава проналажење њиховог порекла. Космички зраци су дуго били предмет истраживања у астрономији и иако су откривени 1912. године, космички зраци остају велика мистерија.
У будућности, опсерваторија за неутрино у већој скали која користи сличну инфраструктуру као што је коришћена у овој студији може постићи брже резултате и може се направити више детекција како би се открили нови извори неутрина. Ова студија спроведена снимањем вишеструких запажања и познавањем података широм електромагнетног спектра је кључна за даље наше разумевање свемир механизме физике који њиме управљају. То је одлична илустрација астрономије „мултимесенгер“ која користи најмање две различите врсте сигнала за испитивање космоса, што га чини моћнијим и прецизнијим у омогућавању таквих открића. Овај приступ је помогао у откривању судара неутронских звезда и такође гравитациони таласи у блиској прошлости. Сваки од ових гласника нам пружа нова сазнања о свемир и моћни догађаји у атмосфери. Такође, може помоћи у разумевању више о екстремним догађајима који су се десили пре милионима година, постављајући ове честице на своје путовање на Земљу.
***
Извор (и)
1. Тхе ИцеЦубе Цоллаборатион ет ал. 2018. Мултимессенгер посматрања пламеног блазара који се поклапа са високоенергетским неутрином ИцеЦубе-170922А. Наука. 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2. Тхе ИцеЦубе Цоллаборатион ет ал. 2018. Емисија неутрина из правца блазара ТКСС 0506+056 пре упозорења ИцеЦубе-170922А. Наука. 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
***
