Ang pinagmulan ng mataas na enerhiya neutrino na-trace sa kauna-unahang pagkakataon, na nilulutas ang isang mahalagang misteryo sa astronomiya
Para mas maintindihan at matuto lakas o bagay, ang pag-aaral ng mahiwagang mga sub-atomic na particle ay napakahalaga. Tinitingnan ng mga physicist ang mga sub-atomic na particle - neutrinos – upang makakuha ng higit pang pag-unawa sa iba't ibang mga kaganapan at proseso kung saan sila nagmula. Alam natin ang tungkol sa mga bituin at partikular na ang araw sa pamamagitan ng pag-aaral neutrinos. Marami pang dapat matutunan tungkol sa sansinukob at pag-unawa kung paano gumagana ang mga neutrino ang pinakamahalagang hakbang para sa sinumang siyentipiko na interesado sa Physics at Astronomy.
Ano ang mga neutrino?
Ang mga neutrino ay mga vaporous (at very volatile) na mga particle na halos walang masa, walang electric charge at maaari silang dumaan sa anumang uri ng bagay nang walang anumang pagbabago sa kanilang mga sarili. Makakamit ito ng mga neutrino sa pamamagitan ng pagtiis sa matinding kondisyon at siksik na kapaligiran tulad ng mga bituin, planeta at mga kalawakan. Ang isang mahalagang katangian ng mga neutrino ay hindi sila kailanman nakikipag-ugnayan sa bagay sa kanilang kapaligiran at ito ay nagpapahirap sa kanila na pag-aralan. Gayundin, umiiral ang mga ito sa tatlong "lasa" - electron, tau at muon at nagpapalipat-lipat sila sa mga lasa na ito kapag nag-o-oscillating ang mga ito. Ito ay tinatawag na "mixing" phenomena at ito ang kakaibang lugar ng pag-aaral kapag nagsasagawa ng mga eksperimento sa mga neutrino. Ang pinakamalakas na katangian ng mga neutrino ay nagdadala sila ng natatanging impormasyon tungkol sa kanilang eksaktong pinagmulan. Ito ay higit sa lahat dahil ang mga neutrino ay bagaman lubos na masigla, wala silang singil kaya't nananatili silang hindi naaapektuhan ng mga magnetic field ng anumang kapangyarihan. Ang pinagmulan ng mga neutrino ay hindi lubos na kilala. Karamihan sa kanila ay nagmula sa araw ngunit isang maliit na bilang lalo na ang mga may mataas na enerhiya ay nagmumula sa mas malalim na mga rehiyon ng puwang. Ito ang dahilan kung bakit hindi pa rin alam ang eksaktong pinagmulan ng mga mailap na gumagala na ito at ang mga ito ay tinutukoy bilang "mga particle ng multo".
Pinagmulan ng high-energy neutrino na nasubaybayan
Sa ground-breaking na kambal na pag-aaral sa astronomy na inilathala sa agham, natunton ng mga mananaliksik sa unang pagkakataon ang pinagmulan ng isang makamulto na sub-atomic particle neutrino na natagpuang malalim sa yelo sa Antarctica matapos itong maglakbay ng 3.7 bilyong taon patungo sa planeta Lupa1,2. Nakamit ang gawaing ito sa pamamagitan ng pakikipagtulungan ng mahigit 300 siyentipiko at 49 na institusyon. Ang mga neutrino na may mataas na enerhiya ay natukoy ng pinakamalaking detektor ng IceCube na na-set up sa South Pole ng IceCube Neutrino Observatory sa kalaliman ng mga layer ng yelo. Upang makamit ang kanilang layunin, 86 na butas ang na-drill sa yelo, bawat isa at kalahating milya ang lalim, at kumalat sa isang network ng higit sa 5000 light sensor kaya sumasaklaw sa kabuuang lawak na 1 kubiko kilometro. Ang IceCube detector, na pinamamahalaan ng US National Science Foundation, ay isang higanteng detector na binubuo ng 86 na mga cable na inilalagay sa mga borehole na umaabot hanggang sa malalim na yelo. Itinatala ng mga detektor ang espesyal na asul na ilaw na ibinubuga kapag ang isang neutrino ay nakikipag-ugnayan sa isang atomic nucleus. Maraming high-energy neutrino ang na-detect ngunit hindi na-traceable ang mga ito hanggang sa matagumpay na na-detect ang isang neutrino na may enerhiya na 300 trilyon electron volts sa ilalim ng ice cap. Ang enerhiyang ito ay halos 50 beses na mas malaki kaysa sa enerhiya ng mga proton na umiikot sa Large Hardon Collider na siyang pinakamalakas na particle accelerator para dito. planeta. Kapag nagawa na ang pagtuklas na ito, ang isang real time system ay may pamamaraang nagtitipon at nag-compile ng data, para sa buong electromagnetic spectrum, mula sa mga laboratoryo sa Earth at sa puwang tungkol sa pinagmulan ng neutrino na ito.
Ang neutrino ay matagumpay na natunton pabalik sa isang makinang kalawakan kilala bilang "blazer". Ang Blazer ay isang napakalaking elliptical na aktibo kalawakan na may dalawang jet na naglalabas ng mga neutrino at gamma ray. Mayroon itong kakaibang supermassive at mabilis na umiikot Black hole sa gitna nito at sa kalawakan gumagalaw patungo sa Earth sa bilis ng liwanag. Ang isa sa mga jet ng blazer ay may nagliliyab na maliwanag na karakter at direktang tumuturo ito sa earth na nagbibigay nito kalawakan pangalan nito. Ang blazer kalawakan ay matatagpuan sa kaliwa ng Orion constellation at ang distansyang ito ay humigit-kumulang 4 bilyong light-years mula sa Earth. Parehong neutrino at gamma rays ay nakita ng obserbatoryo at din ng kabuuang 20 teleskopyo sa Earth at sa puwang. Ang unang pag-aaral1 na ito ay nagpakita ng pagtuklas ng mga neutrino at ang pangalawang kasunod na pag-aaral2 ay nagpakita na ang blazer kalawakan ay gumawa ng mga neutrino na ito nang mas maaga din noong 2014 at 2015. Ang blazer ay talagang pinagmumulan ng sobrang masiglang mga neutrino at sa gayon ng mga cosmic rays din.
Ground-breaking na pagtuklas sa astronomy
Ang pagkatuklas sa mga neutrino na ito ay isang malaking tagumpay at maaari nitong paganahin ang pag-aaral at pagmamasid sa sansinukob sa paraang walang kaparis. Sinasabi ng mga siyentipiko na ang pagtuklas na ito ay maaaring makatulong sa kanila na masubaybayan, sa kauna-unahang pagkakataon, ang mga pinagmulan ng mahiwagang cosmic ray. Ang mga sinag na ito ay mga fragment ng mga atomo na bumababa sa Earth mula sa labas ng solar system na nagliliyab sa bilis ng liwanag. Sinisisi sila sa pagdudulot ng mga problema sa mga satellite, mga sistema ng komunikasyon atbp. Sa kaibahan sa mga neutrino, ang mga cosmic ray ay sinisingil ng mga particle kaya patuloy na nakakaapekto at nagbabago ang mga magnetic field sa kanilang landas at ginagawa nitong imposibleng masubaybayan ang kanilang mga pinagmulan. Ang mga cosmic ray ay naging paksa ng pananaliksik sa astronomiya sa loob ng mahabang panahon at kahit na natuklasan sila noong 1912, ang mga cosmic ray ay nananatiling isang malaking misteryo.
Sa hinaharap, ang isang neutrino observatory sa mas malaking sukat na gumagamit ng katulad na imprastraktura gaya ng ginamit sa pag-aaral na ito ay makakamit ng mas mabilis na mga resulta at mas maraming pagtuklas ang maaaring gawin upang malutas ang mga bagong mapagkukunan ng mga neutrino. Ang pag-aaral na ito na ginawa sa pamamagitan ng pagtatala ng maramihang mga obserbasyon at pagkuha ng kaalaman sa data sa kabuuan ng electromagnetic spectrum ay mahalaga upang higit pang maunawaan ang sansinukob ang mga mekanismo ng pisika na namamahala dito. Isa itong pangunahing paglalarawan ng astronomiya ng "multimessenger" na gumagamit ng hindi bababa sa dalawang magkaibang uri ng signal upang suriin ang kosmos na ginagawa itong mas malakas at tumpak sa paggawa ng mga pagtuklas na posible. Ang diskarte na ito ay nakatulong sa pagtuklas ng neutron star collision at gayundin gravitational waves sa nakalipas na nakaraan. Ang bawat isa sa mga mensaherong ito ay nagbibigay sa amin ng bagong kaalaman tungkol sa sansinukob at makapangyarihang mga pangyayari sa kapaligiran. Gayundin, makakatulong ito sa pag-unawa nang higit pa tungkol sa mga matinding kaganapan na naganap milyun-milyong taon na ang nakalipas na itinakda ang mga particle na ito upang gawin ang kanilang paglalakbay sa Earth.
***
{Maaari mong basahin ang orihinal na papel ng pananaliksik sa pamamagitan ng pag-click sa link ng DOI na ibinigay sa ibaba sa listahan ng (mga) binanggit na pinagmulan}
Pinagmulan (s)
1.Ang IceCube Collaboration et al. 2018. Mga obserbasyon ng multimessenger ng isang naglalagablab na blazar na kasabay ng high-energy neutrino IceCube-170922A. agham. 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2.Ang IceCube Collaboration et al. 2018. Neutrino emission mula sa direksyon ng blazar TXS 0506+056 bago ang IceCube-170922A alert. agham. 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
***
