منشا انرژی بالا نوترینو برای اولین بار ردیابی شدند و یک معمای مهم نجومی را حل کردند
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 - برای به دست آوردن درک بیشتر از رویدادها و فرآیندهای مختلفی که از آنها سرچشمه گرفته اند. ما با مطالعه در مورد ستارگان و به ویژه خورشید می دانیم نوترینوها. چیزهای بیشتری برای آموختن در مورد وجود دارد 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. یکی از ویژگی های مهم نوترینوها این است که آنها هرگز با ماده اطراف خود تعامل ندارند و این باعث می شود تجزیه و تحلیل آنها بسیار چالش برانگیز باشد. همچنین، آنها در سه "طعم" وجود دارند - الکترون، تاو و میون و هنگامی که در حال نوسان هستند بین این طعم ها جابجا می شوند. این پدیده "اختلاط" نامیده می شود و این عجیب ترین حوزه مطالعه در هنگام انجام آزمایشات بر روی نوترینوها است. قوی ترین ویژگی نوترینوها این است که آنها اطلاعات منحصر به فردی در مورد منشاء دقیق خود دارند. این عمدتا به این دلیل است که نوترینوها اگرچه بسیار پرانرژی هستند، اما هیچ باری ندارند، بنابراین تحت تأثیر میدان های مغناطیسی با هر قدرتی قرار نمی گیرند. منشا نوترینوها کاملاً مشخص نیست. بیشتر آنها از خورشید می آیند، اما تعداد کمی از آنها به ویژه آنهایی که انرژی بالایی دارند از مناطق عمیق تر می آیند. فضا. به همین دلیل است که منشأ دقیق این سرگردانان گریزان هنوز ناشناخته بود و از آنها به عنوان "ذرات روح" یاد می شود.
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 زمین1,2. 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. هنگامی که این تشخیص انجام شد، یک سیستم زمان واقعی به طور روشی داده ها را برای کل طیف الکترومغناطیسی از آزمایشگاه های روی زمین و در ... جمع آوری و گردآوری کرد. فضا در مورد منشا این نوترینو
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 در سمت چپ صورت فلکی شکارچی قرار دارد و این فاصله حدود 4 میلیارد سال نوری از زمین است. هر دو پرتوهای نوترینو و گاما توسط رصدخانه و همچنین در مجموع 20 تلسکوپ بر روی زمین و در فضا. این مطالعه اول شناسایی نوترینوها را نشان داد و مطالعه دوم بعدی نشان داد که بلیزر 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
***
