Pochodzenie promieni kosmicznych było jedną z najtrwalszych tajemnic w fizyce i wygląda na to, że pozostanie na dłużej. Jednym z wiodących kandydatów na to, skąd pochodzą promienie kosmiczne, są rozbłyski gamma, a fizycy mieli nadzieję, że ogromny detektor antarktyczny o nazwie Obserwatorium Neutrino IceCube potwierdzi tę teorię. Ale obserwacje ponad 300 GRB nie wykazały żadnych promieni kosmicznych. Krótko mówiąc, promienie kosmiczne nie są tym, co myśleliśmy, że są.
Ale podobnie jak Thomas Edison, który powiedział, że „każda odrzucona niewłaściwa próba jest kolejnym krokiem naprzód”, fizycy postrzegają to ostatnie odkrycie jako postęp.
„Chociaż nie odkryliśmy, skąd pochodzą promienie kosmiczne, zrobiliśmy duży krok w kierunku wykluczenia jednej z wiodących prognoz” - powiedział główny badacz IceCube i profesor fizyki Uniwersytetu Wisconsin – Madison Francis Halzen.
Promienie kosmiczne to elektrycznie naładowane cząstki, takie jak protony, które uderzają w Ziemię ze wszystkich kierunków, z energiami do stu milionów razy wyższymi niż te wytworzone przez przyspieszacze wytworzone przez człowieka. Intensywne warunki potrzebne do wytworzenia takich cząstek energetycznych skupiły zainteresowanie fizyków na dwóch potencjalnych źródłach: masywnych czarnych dziurach w centrach aktywnych galaktyk i rozbłyskach gamma (GRB), błyskach promieniowania gamma związanych z obserwowanymi ekstremalnie energetycznymi eksplozjami w odległych galaktykach.
IceCube wykorzystuje neutrina, które, jak się uważa, towarzyszą produkcji promieni kosmicznych, do badania tych dwóch teorii. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature z 19 kwietnia, naukowcy IceCube opisują poszukiwanie neutrin emitowanych z 300 zaobserwowanych rozbłysków gamma, ostatnio zbieżnych z satelitami SWIFT i Fermi, między majem 2008 r. A kwietniem 2010 r. nie znaleziono żadnego - wynik, który zaprzecza 15 lat prognozom i kwestionuje jedną z dwóch wiodących teorii na temat pochodzenia promieni kosmicznych o najwyższej energii.
Detektor szuka wysokiej energii (teraelectronvolt; 1012-electronvolt) neutrina, aw swoim artykule zespół stwierdził, że znaleźli górną granicę strumienia neutrin energetycznych związanych z GRB, co najmniej co najmniej 3,7 razy poniżej prognoz. Oznacza to, że oba GRB nie są jedynymi źródłami promieni kosmicznych o energii większej niż 1018elektronowolty lub wydajność produkcji neutrin jest znacznie niższa niż przewidywano. Tak czy inaczej, naukowcy twierdzą, że nasze obecne teorie produkcji promieniowania kosmicznego i neutrin w GRB będą musiały zostać ponownie przeanalizowane. ”Wynik tych poszukiwań neutrin jest znaczący, ponieważ po raz pierwszy mamy instrument o wystarczającej czułości, aby otworzyć nowy okno na temat produkcji promieni kosmicznych i wewnętrznych procesów GRB ”- powiedział rzecznik IceCube i profesor fizyki z University of Maryland Greg Sullivan. „Nieoczekiwany brak neutrin w GRB wymusił ponowną ocenę teorii produkcji promieni kosmicznych i neutrin w kuli ognia GRB i być może teorię, że w kulach ognistych wytwarzane są wysokoenergetyczne promienie kosmiczne.” IceCube jest detektorem cząstek Biegun Południowy, który rejestruje interakcje prawie bezmasowych neutrin. Instrumenty obserwują neutrina, wykrywając słabe niebieskie światło wytwarzane podczas interakcji neutrin w lodzie. Neutrina mogą łatwo podróżować przez ludzi, ściany lub całe planety, takie jak Ziemia. Aby wykryć ich rzadkie interakcje, IceCube jest zbudowany na ogromną skalę. Jeden kilometr sześcienny lodu lodowcowego, wystarczający do 400-krotnego dopasowania do wielkiej piramidy w Gizie, jest wyposażony w 5160 czujników optycznych osadzonych w głębokości do 2,5 kilometra w lodzie. - promienie i / lub promienie gamma. GRB są widoczne mniej więcej raz dziennie i są tak jasne, że można je zobaczyć z połowy widocznego Wszechświata. Eksplozje trwają zwykle tylko kilka sekund i w tym krótkim czasie mogą przyćmić wszystko inne we wszechświecie. Naukowcy twierdzą, że lepsze zrozumienie teoretyczne i więcej danych z konkurencyjnego detektora IceCube pomoże naukowcom lepiej zrozumieć tajemnicę produkcji promienia kosmicznego. IceCube zbiera obecnie więcej danych dzięki sfinalizowanemu, lepiej skalibrowanemu i lepiej zrozumiałemu wykrywaczowi. IceCube jest obsługiwany przez współpracę 250 fizyków i inżynierów z USA, Niemiec, Szwecji, Belgii, Szwajcarii, Japonii, Kanady, Nowej Zelandii, Australii i Barbados Więcej informacji na temat IceCube.
Źródło: IceCube / University of Wisconsin
