منشا نوترینوهای پرانرژی ردیابی شده است

The origins of high-energy نوترینو have been traced for the very first time, solving an important astronomic mystery

برای درک و یادگیری بیشتر انرژی یا ماده، مطالعه ذرات مرموز زیر اتمی بسیار حیاتی است. فیزیکدانان به ذرات زیر اتمی نگاه می کنند - نوترینوها – to gain further understanding of the different events and processes from which they have originated. We know about stars and particularly the sun by studying نوترینوها. There is so much more to be learnt about the جهان و درک چگونگی عملکرد نوترینوها مهمترین گام برای هر دانشمند علاقه مند به فیزیک و نجوم است.

نوترینوها چیست؟

نوترینوها ذرات بخاری (و بسیار فرار) هستند که تقریباً هیچ جرم و بار الکتریکی ندارند و می توانند از هر نوع ماده ای بدون هیچ تغییری در خود عبور کنند. نوترینوها می توانند با تحمل شرایط شدید و محیط های متراکم مانند ستارگان به این مهم دست یابند. سیاره و کهکشان ها. An important trait of neutrinos is that they never interact with the matter in their surroundings and this makes them very challenging to analyse. Also, they exist in three “flavours” – electron, tau and muon and they switch between these flavours when they are oscillating. This is called the “mixing” phenomena and this is the strangest area of study when conducting experiments on neutrinos. The strongest characteristics of neutrinos is that they carry unique information about their exact origin. This is mainly because neutrinos are though highly energetic, they possess no charge therefore they remain unaffected by magnetic fields of any power. The origin of neutrinos is not completely known. Most of them come from the sun but a small number especially the ones having high energies come from deeper regions of فضا. This is the reason that the exact origin of these elusive wanderers was still unknown and they are referred to as “ghost particles”.

منشا نوترینوی پرانرژی ردیابی شد

در مطالعات دوقلوهای پیشگامانه در نجوم منتشر شده در علممحققان برای اولین بار منشأ یک نوترینوی ذره زیر اتمی شبح‌وار را ردیابی کردند که پس از 3.7 میلیارد سال سفر در اعماق یخ در قطب جنوب یافت شد. سیاره زمین^1,2. این کار با همکاری بیش از 300 دانشمند و 49 موسسه به دست آمده است. نوترینوهای پرانرژی توسط بزرگترین آشکارساز IceCube که در قطب جنوب توسط رصدخانه نوترینو IceCube در اعماق لایه های یخ راه اندازی شده است، شناسایی شدند. برای دستیابی به هدف خود، 86 سوراخ در یخ، هر یک و نیم مایل عمق، حفر شد و در شبکه ای متشکل از بیش از 5000 حسگر نوری پخش شد و به این ترتیب مساحت کلی 1 کیلومتر مکعب را پوشش داد. آشکارساز IceCube، که توسط بنیاد ملی علوم ایالات متحده اداره می شود، یک آشکارساز غول پیکر است که از 86 کابل تشکیل شده است که در گمانه هایی قرار می گیرند که تا عمق یخ گسترش می یابد. آشکارسازها نور آبی خاصی را که هنگام تعامل یک نوترینو با هسته اتم ساطع می شود، ثبت می کنند. بسیاری از نوترینوهای پرانرژی شناسایی شدند، اما تا زمانی که نوترینویی با انرژی 300 تریلیون الکترون ولت با موفقیت در زیر یک کلاهک یخی شناسایی نشد، قابل ردیابی نبودند. این انرژی تقریباً 50 برابر بیشتر از انرژی پروتون‌هایی است که در برخورد دهنده بزرگ هاردونی که قوی‌ترین شتاب‌دهنده ذرات در آن است چرخش می‌کنند. سیاره. Once this detection was done, a real time system methodically gathered and compiled data, for the entire electromagnetic spectrum, from laboratories on Earth and in فضا about this neutrino’s origin.

نوترینو با موفقیت به یک نور درخشان ردیابی شد کهکشان معروف به "بلیزر". بلیزر یک فعال بیضوی غول پیکر است کهکشان با دو جت که نوترینو و اشعه گاما ساطع می کنند. این یک ابرپرجرم متمایز و به سرعت در حال چرخش است سیاه چاله در مرکز آن و کهکشان با سرعت نور به سمت زمین حرکت می کند. یکی از جت های بلیزر دارای ویژگی درخشانی است و مستقیماً به زمین اشاره می کند و این امر را نشان می دهد. کهکشان نام آن. بلیزر کهکشان is located to the left of Orion constellation and this distance is about 4 billion light-years from Earth. Both neutrinos and gamma rays were detected by the observatory and also a total of 20 telescopes on Earth and in فضا. This first study1 showed the detection of neutrinos and a second subsequent study2 showed that the blazer کهکشان این نوترینوها را قبلاً نیز در سال‌های 2014 و 2015 تولید کرده بود. این بلیزر قطعا منبعی از نوترینوهای بسیار پرانرژی و بنابراین پرتوهای کیهانی است.

اکتشاف پیشگامانه در نجوم

کشف این نوترینوها یک موفقیت بزرگ است و می تواند مطالعه و مشاهده آن را امکان پذیر کند جهان به شیوه ای بی بدیل دانشمندان بیان می کنند که این کشف ممکن است به آنها کمک کند تا برای اولین بار منشا پرتوهای مرموز کیهانی را ردیابی کنند. این پرتوها قطعاتی از اتم ها هستند که از خارج از منظومه شمسی به زمین فرود می آیند و با سرعت نور شعله ور می شوند. آنها به دلیل ایجاد مشکل برای ماهواره ها، سیستم های ارتباطی و غیره مورد سرزنش قرار می گیرند. برخلاف نوترینوها، پرتوهای کیهانی ذرات باردار هستند، بنابراین میدان های مغناطیسی همچنان بر آنها تأثیر می گذارد و مسیر آنها را تغییر می دهد و این امر ردیابی منشاء آنها را غیرممکن می کند. پرتوهای کیهانی برای مدت طولانی موضوع تحقیق در نجوم بوده است و اگرچه در سال 1912 کشف شد، پرتوهای کیهانی یک راز بزرگ باقی مانده است.

در آینده، یک رصدخانه نوترینو در مقیاس بزرگتر با استفاده از زیرساخت مشابهی که در این مطالعه استفاده می شود، می تواند به نتایج سریع تری دست یابد و می توان برای کشف منابع جدید نوترینوها، ردیابی های بیشتری انجام داد. این مطالعه با ثبت مشاهدات متعدد و در نظر گرفتن اطلاعات در سراسر طیف الکترومغناطیسی برای درک بیشتر ما از جهان مکانیسم های فیزیک حاکم بر آن این یک تصویر اصلی از نجوم «چند پیام‌رسان» است که از حداقل دو نوع سیگنال مختلف برای بررسی کیهان استفاده می‌کند و آن را در ایجاد چنین اکتشافاتی قدرتمندتر و دقیق‌تر می‌کند. این رویکرد به کشف برخورد ستاره نوترونی و همچنین کمک کرده است امواج گرانشی در گذشته نه چندان دور هر یک از این پیام رسان ها دانش جدیدی را در مورد آن به ما ارائه می دهند جهان و رویدادهای قدرتمند در جو. همچنین، می‌تواند به درک بیشتر رویدادهای شدیدی که میلیون‌ها سال پیش روی داده‌اند کمک کند تا این ذرات سفر خود را به زمین انجام دهند.

***

{شما می‌توانید مقاله پژوهشی اصلی را با کلیک بر روی پیوند DOI که در فهرست منابع ذکر شده در زیر آمده است بخوانید}

منبع (ها)

1. The IceCube Collaboration و همکاران. 2018. مشاهدات چند پیام رسان یک بلازار شعله ور با نوترینوی پرانرژی IceCube-170922A همزمان است. علم. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378

2. همکاری IceCube و همکاران. 2018. انتشار نوترینو از جهت blazar TXS 0506+056 قبل از هشدار IceCube-170922A. علم. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890

***