14 ноември 2018
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Неутрино, дошло от дълбините на Вселената, е уловено в антарктическата обсерватория IceCube

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 24 август 2015 в 14:3066193
Това е едно от събитията, с най-високо енергийни неутрино от изследване на северното небе уловени от лабораторията IceCube на Южния полюс. Снимка: IceCube Collaboration

Известно количество от призрачните, неуловими и практически безтегловни частици неутрино, регистрирани от антарктическата обсерватория IceCube,  са родени далече зад пределите на нашата галактика. 

Откриването на космически неутрино не само потвърждава факта на тяхното съществуване, а измерването на параметрите им позволява да хвърли известна светлина върху някои аспекти на произхода на космическата радиация.

Още през 2013 година, според Science Daily, учените от IceCube за първи път предполагат съществуването на космическо неутрино. С това откритие те потвърждават твърдението си. Резултатите от работата им са публикувани в списания Physical Review Letters  и The Astrophysical Journal, а в прессъобщението на колаборацията IceCube може да се прочете накратко за тях.

Частиците неутрино имат много ниска маса и нямат електричен заряд. Това им позволява да преминават свободно през всякаква материя, например, оловен блок с дебелина от една светлинна година не е сериозна пречка за движението на тези частици. Източниците на неутрино са най-високо енергийните събития във Вселената, експлозиите на свръхнови, черни дупки и процесите, които протичат в гъстите ядра на големите галактики. Енергията на най-бързите неутрино е милион пъти по-голяма от енергията, постигната в най-мощните ускорители, построени на Земята.

Леденият куб на Южния полюс

Обсерваторията IceCube Neutrino Observatory е детектор на неутрино, намиращ се в ледовете на Антарктида с краен обем от 1 км3. Състои се от 86 шахти, пробити на дълбочина от около 2,5 км в леда в близост до Южния полюс. В тези шахти са пуснати "гирлянди" силно чувствителни фотодетектори. Ледът е необходим в случая само като евтино, прозрачно вещество с доста голям обем, в който скоростта на светлината е едих път и половина пъти по-малка от скоростта на светлината във вакуум.

Обсерваторията IceCube е замислена така, че да открива частиците неутрино, които са преминали през дебелината на Земята от Северното полукълбо.

Илюстрация: IceCube Collaboration

Издайническите мюони

Тъй като почти нямат маса и електрически заряд, неутриното много трудно може да се открие и се наблюдава само косвено, като се уловят мюоните - вторични частици, произведени при техните редки сблъсъци с атоми на околната среда. Тези мюони се движат по-бързо от скоростта на светлината във вода или лед, създавайки конични светлинни вълни, известни като Ефект на Черенков. Движението на тези вълни показва на учените траекторията на първоначалните частици неутрино, а някои от параметрите на това излъчване позволяват да се определят характеристиките на неутриното.

Цялата Земя е един вид филтър, който позволява да се отделят фоновите мюони, произведени в сблъсъците на космическите лъчи с атомите в атмосферата. Да се разбере кои частици неутрино са възникнали от взаимодействието на космическите лъчи с атомите на атмосферата, може само статистически - те бързо намаляват с увеличаване на енергията.  

От дълбините на Вселената

Учените от Университета на Уисконсин-Медисън, работещи с IceCube, са анализирали статистически 35 хиляди събития, главно частици мюонно неутрино, уловени в детектора от северното полукълбо. Тези данни се събирани от май 2010 г. до май 2012 г. в първите две години от дейността на детектора. Сред тях са открили доказателства за 21 събития с енергии от 100 до 1700 тераелектронволта - милиони пъти повече енергия от тази на слънчевите неутрино.

Това предполага, че потенциалните източници на високо енергийните неутрино са извън Млечния път.

"Частиците неутрино с най-високите енергии идват от произволни посоки. Това е като потвърждение на това, че откритието на космически неутрино, идващи отвъд нашата галактика е реалност", - коментира Албрехт Карле (Albrecht Karle), водещ автор от Университета на Уисконсин-Медисън.  Сравнявайки параметрите на частици неутрино, имащи едно и също ниво на енергия, учените са установили, че техните траектории не зависят нито от въртенето на Земята, нито от траекторията на движение на Слънчевата система като цяло.

Разположение на източниците на 21 събития (в червено), открити от IceCube. Кръговете са грешката при определяне на координатите на източника. Със зелено са отбелязани събития, разглеждани в по-ранни изследвания. Изображение: IceCube Collaboration

Всичките тези 21 неутрино, по-точно мюонни неутрино, са пристигнали почти от едно направления, макар че точността не позволява да се посочи конкретния източник. Времето на възникване на тези частици е почти идентично с това, получено в други обсерватории за неутрино. Скоростта на възникване на тези частици не зависи от денонощния или годишен цикъл, което позволява да се предположи, че произходът им е от дълбокия космос.

"Най-малко поне част от потока неутрино, регистриран от нас, има точно извънгалактичен произход." - заяви Албрехт Карле. - "И статистиката на събраните от нас данни ни позволява да класифицираме това като голямо научно откритие."


Препоръчани материали
Росен 26.08 2015 в 07:55 3
+ 5
- 0
Цитат: "Частиците неутрино имат много ниска маса и нямат електричен заряд. Това им позволява да преминават свободно през всякаква материя, например, оловен блок с дебелина от една светлинна година не е сериозна пречка за движението на тези частици."
Цитат: "Тъй като почти нямат маса и електрически заряд, неутриното много трудно може да се открие и се наблюдава само косвено,..."
И двата цитата могат да създадат у читателя погрешно впечатление. Излиза, че неутриното има огромна проникваща способност и е трудно откриваемо заради нищожната си маса и липсата на електрически заряд. Нещата са по-различни. Фотоните изобщо нямат маса (в покой) и също нямат електрически заряд, но това не им пречи да взаимодействат с веществото и да се регистрират. В края на краищата нашето главно сетиво - зрението, е базирано на химическото действие на светлината, тоест ние постоянно регистрираме фотони, въпреки липсата на маса и заряд при тези частици. Разликата между неутриното и фотона е във взаимодействията, в който участват. Фотонът участва в електромагнитните взаимодействия, а неутриното не. Неутриното участва само в слабите взаимодействия, а те са на порядъци по-слаби от електромагнитните. Поради тази причина неутриното много по-рядко взаимодейства с частиците на обикновената материя. И съответно става почти неуловима, "призрачна" частица.
н.о. 25.08 2015 в 12:20 2
+ 5
- 0
Моля, пише "практически безтегловни", т.е. с много малка маса.
Пичкоманда 25.08 2015 в 12:05 1
+ 2
- 1
Неутриното има маса.
 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.