Naukowcy zauważyli wysokoenergetyczną, niewiarygodnie małą cząstkę „ducha” zwaną neutrino lecącą przez lód antarktyczny i prześledzili jej początki do określonego blazara, ogłosili dziś, 12 lipca.
Fizycy są bardzo podekscytowani pracą detektywistyczną, która powiedziała im o miejscu narodzin neutrina. Ale co do cholery jest neutrino i dlaczego ma to znaczenie, skąd to urządzenie pochodzi?
Neutrino jest cząstką subatomową równie drobną jak elektron, ale bez żadnego ładunku. Naukowcy wiedzą, że neutrina mają niewielką masę, ale nie potrafią dokładnie określić, jak mało. Rezultat jest taki, że neutrina mają tendencję do nadawania innej materii zimnego ramienia: nie wchodzą w interakcje z otoczeniem bardzo często, co utrudnia naukowcom ich zauważenie. [Śledzenie neutrina do jego źródła: Odkrycie na zdjęciach]
Niemniej jednak są wszędzie - twoje ciało jest uderzane przez około 100 trylionów neutrin na sekundę. A naukowcy sądzą, że dziwne cząstki mogą mieć klucz do największych tajemnic wszechświata, w tym dlaczego materia wygrała z antymaterią wkrótce po Wielkim Wybuchu.
„Neutrina są niesamowite” - powiedziała Space.com Kate Scholberg, fizyk cząstek z Duke University w Północnej Karolinie. Jest stronnicza, ponieważ spędziła swoją karierę na studiowaniu drobiazgów, ale to nie znaczy, że się myli. „Musimy ich zrozumieć, jeśli chcemy wszystko zrozumieć”.
Nowe badania to mały krok dla naukowców, którzy chcą to zrobić. Odkrycie rozpoczęło się w obserwatorium IceCube Neutrino w pobliżu bieguna południowego we wrześniu. Głęboko w pokrywie lodowej Antarktydy siatka detektorów wytyczała ścieżkę pojedynczego neutrina w 3D.
Ścieżka była na tyle jasna, że fizycy mogli podążać podróż neutrina do tyłu w linii prostej przez wszechświat. W ciągu niecałej minuty poprosili astronomów z całego świata, aby obrócili swoje teleskopy w ten rejon nieba i odnotowali, czy zauważyli coś intrygującego. I z pewnością tak się stało - był blazar, ogromne źródło wysokoenergetycznego światła zwane promieniami gamma, dokładnie w tym samym sąsiedztwie, a naukowcy byli w stanie potwierdzić blazar jako źródło neutrina.
Proces ten był możliwy, ponieważ neutrina, podobnie jak fotony światła, mogą przekraczać bardzo duże odległości we wszechświecie w liniach prostych, bez odrywania się od kursu. Inne rodzaje cząstek o wysokiej energii nie mogą tego zrobić, ponieważ są naładowane. „Wchodzą tutaj,” - powiedział Space.com Greg Sullivan, fizyk z University of Maryland, który współpracuje z IceCube Neutrino Observatory i był zaangażowany w nowe badania. „Nie możemy ich wyśledzić tam, skąd pochodzą”.
Wyzwanie to dokuczało naukowcom od około stu lat, ponieważ oznacza to, że nie są w stanie zidentyfikować, jakiego rodzaju obiekty tworzą, jaki rodzaj cząstek o wysokim ładunku. Frustracja zmotywowała naukowców do otwarcia IceCube, jedynego detektora neutrin wystarczająco dużego, aby uchwycić niezwykle wysokoenergetyczne cząstki urodzone poza naszą galaktyką w 2010 roku.
„Neutrinowie obiecali przez pewien czas, że będą mogli mapować niebo tak, jak byście robili ze światłem, ale przy wyższych energiach”, powiedział Sullivan. „Możemy zadawać pytania lub próbować odpowiadać na pytania, których inaczej nie można byłoby uzyskać”.
Neutrina o niższej energii są już wykorzystywane przez astronomów za pośrednictwem sieci prowadzonej przez Scholberga, która czeka na użycie serii neutrin w celu wykrycia następnej supernowej zapadnięcia się jądra w Drodze Mlecznej.
Taką supernową zaobserwowano po raz ostatni w 1987 roku, zanim pojawiły się nowoczesne detektory neutrin. Ale kiedy następna eksploduje, Scholberg i jej koledzy chcą użyć serii neutrin, aby ostrzec astronomów przed złapaniem sygnatury świetlnej. Same neutrina opowiadałyby także naukowcom o tym, co działo się podczas tego wydarzenia. „Rzeczywiście można było zobaczyć, jak czarna dziura rodzi się w neutrinach” - powiedział Scholberg.
To, podobnie jak nowe badania blazarowe, stanowiłoby przełom w tym, co naukowcy nazywają astronomią wielu pasażerów, która wykorzystuje dwie lub więcej różnych kategorii danych, takich jak fotony świetlne, neutrina i fale grawitacyjne. Więcej rodzajów danych oznacza więcej ogólnych informacji o tym, co się stało.
„To jak wielka łamigłówka i staramy się uzupełniać elementy” - powiedział Sullivan. „Widząc obraz zarówno w różnych energiach, jak i różnych cząsteczkach, możemy naprawdę spróbować zrozumieć fizykę tego, co się dzieje”.
Ale Sullivan i jego koledzy nie zadowalają się dzisiejszym ogłoszeniem. „To tylko pierwszy krok” - powiedział, dodając, że fizycy mają nadzieję zbudować detektor neutrin nawet większy niż IceCube. „Mamy o wiele więcej do nauczenia się i zobaczenia”.
