Οι επιστήμονες μπορεί να έχουν μόλις συλλάβει 7 παράξενα «σωματίδια-φαντάσματα» καθώς έπεσαν στη Γη
Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το Παρατηρητήριο Ice Cube, θαμμένο βαθιά μέσα στον πάγο της Ανταρκτικής, ανακάλυψαν επτά άπιαστους και περίεργους υποψήφιους για «σωματίδια-φαντάσματα» καθώς ρέουν στη Γη. Τα σημάδια δείχνουν ότι αυτά τα σωματίδια είναι αστροφυσικά ταυ νετρίνα. Χρησιμεύουν ως σημαντικοί αγγελιοφόροι μεταξύ των ισχυρών, υψηλής ενέργειας ουράνιων γεγονότων και εμάς.
Τα νετρίνα είναι σωματίδια σχεδόν χωρίς φορτίο και μάζα που εκτοξεύονται στο σύμπαν με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Παραδόξως, λόγω αυτών των παραγόντων, τα νετρίνα σχεδόν δεν αλληλεπιδρούν με τίποτα. Στην πραγματικότητα, περίπου 100 τρισεκατομμύρια από αυτά περνούν από το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο. Δεν μπορούμε να πούμε. Αν ήσασταν ανιχνευτής νετρίνων σε μέγεθος ανθρώπου, θα έπρεπε να περιμένετε περίπου 100 χρόνια για να αλληλεπιδράσει ένα νετρίνο με ένα σωματίδιο στο σώμα σας. Έτσι, εύλογα, τα νετρίνα έχουν το παρατσούκλι «σωματίδια φάντασμα».
Τα νετρίνα υψηλής ενέργειας που προέρχονται από κοσμικές πηγές στην άκρη του Γαλαξία ονομάζονται «αστροφυσικά νετρίνα» και έρχονται σε τρεις γεύσεις ή γενιές: νετρίνα ηλεκτρονίων, νετρίνα μιονίων και νετρίνα ταυ. Όλα αυτά τα χιμαιρικά σωματίδια είναι απίστευτα άπιαστα, όπως θα περίμενε κανείς, αλλά η αναγνώρισή τους είναι δουλειά του IceCube. Το 2013, το αστεροσκοπείο εντόπισε τα πρώτα αστροφυσικά νετρίνα και τώρα φαίνεται να έχει ανιχνεύσει αστροφυσικά ταυ νετρίνα που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως ένα εντελώς νέο είδος κοσμικού μηνύματος.
Σχετίζεται με: Ένα κοντινό σουπερνόβα θα μπορούσε να αποκαλύψει τη μυστική ζωή των απόκοσμων νετρίνων. Να πώς.
«Η ανακάλυψη επτά υποψήφιων γεγονότων ταυ νετρίνων στα δεδομένα, σε συνδυασμό με την πολύ χαμηλή ποσότητα αναμενόμενου υποβάθρου, μας επιτρέπει να ισχυριστούμε ότι είναι πολύ απίθανο τα υπόβαθρα να συνωμοτούν για την παραγωγή επτά απατεώνων νετρίνο», είπε ο Νταγκ Κουίν, ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης. Ηγέτης και καθηγητής φυσικής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια είπε σε δήλωσή του. «Η ανακάλυψη των αστροφυσικών ταυ νετρίνων παρέχει επίσης ισχυρή επιβεβαίωση της προηγούμενης ανίχνευσης από το IceCube μιας διάχυτης αστροφυσικής ροής νετρίνων».
Παγιδευμένος κάτω από τον πάγο
Για να ανιχνεύσει τα νετρίνα καθώς περνούν μέσα από τη Γη, το IceCube χρησιμοποιεί σειρές από χρυσές μπάλες που ονομάζονται ψηφιακές οπτικές μονάδες ή DOM, ενσωματωμένες στον πάγο. Συνολικά, το παρατηρητήριο έχει 5.160 DOM θαμμένα βαθιά στον πάγο της Ανταρκτικής, που περιμένουν τα νετρίνα να αλληλεπιδράσουν με τα μόρια στον πάγο και να παράγουν φορτισμένα σωματίδια. Αυτά τα φορτισμένα σωματίδια εκπέμπουν μπλε φως καθώς ταξιδεύουν μέσα στον πάγο και τα DOM καταγράφουν αυτό το φως.
Πιο συγκεκριμένα, όταν τα αστροφυσικά ταυ νετρίνα υψηλής ενέργειας αλληλεπιδρούν με σωματίδια, παράγουν διακριτές εκπομπές φωτός, συμπεριλαμβανομένου ενός ευδιάκριτου διπλού καταρράκτη που παράγει δύο κορυφές στα επίπεδα φωτός που ανιχνεύονται από τα DOM.
Στο παρελθόν, ο Ice Cube είχε καταφέρει να συλλάβει δελεαστικές νύξεις υπογραφών ταυ νετρίνων, αλλά ο Κουίν και οι συνεργάτες του ήθελαν πραγματικά να αναγνωρίσουν το άπιαστο σωματίδιο.
Άλλες γεύσεις νετρίνων μπορούν να ανιχνευθούν «σε πραγματικό χρόνο» από το IceCube, αλλά η εγκατάσταση αυτή τη στιγμή δεν μπορεί να το κάνει με τα ταυ νετρίνα. Αντίθετα, το κυνήγι αυτών των συγκεκριμένων κοσμικών φαντασμάτων απαιτεί τη μελέτη μιας δεκαετίας αρχειακών δεδομένων. Όμως, αντί να πάει ολόκληρο το Scooby-Doo και να κυνηγήσει αυτά τα φαντάσματα, η ομάδα εκπαίδευσε αυτό που είναι γνωστό ως “συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα ενισχυμένα με ταξινόμηση εικόνας” για να κοσκινίσει σχεδόν 10 χρόνια δεδομένων IceCube που συλλέχθηκαν μεταξύ 2011 και 2020 για να αναζητήσει τα φαντάσματα. Υπογραφές ταυ νετρίνων.
Αυτό οδήγησε σε επτά ισχυρές ανακαλύψεις υποψήφιων νετρίνων ταυ.
Η ομάδα διατηρεί την πιθανότητα αυτά τα ευρήματα να είναι αποτέλεσμα λανθασμένης αναγνώρισης, αλλά ο Κουίν εξήγησε ότι η πιθανότητα το φόντο που ανιχνεύεται από το DOM να μιμείται αυτό το σήμα είναι μόνο 1 στα 3,5 εκατομμύρια.
Τα τρέχοντα αποτελέσματα χρησιμοποίησαν μόνο τρεις σειρές ανιχνευτών DOM, αλλά οι μελλοντικές αναλύσεις θα βασιστούν σε περισσότερα από αυτά τα παγωμένα χρυσά μαργαριτάρια. Αυτό όχι μόνο θα αυξήσει το δείγμα των ταυ νετρίνων που ανιχνεύεται, αλλά μπορεί επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες να πραγματοποιήσουν την πρώτη μελέτη των ταλαντώσεων νετρίνων σε τρεις γενιές. Αυτό είναι το φαινόμενο με το οποίο τα νετρίνα αλλάζουν γεύσεις καθώς ταξιδεύουν σε τεράστιες κοσμικές αποστάσεις.
Η κατανόηση των ταλαντώσεων νετρίνων θα μπορούσε να είναι το κλειδί για τον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο δημιουργούνται αυτά τα φανταστικά σωματίδια, ποια γεγονότα τα οδήγησαν να περάσουν στο διάστημα αρχικά και γιατί μεταφέρονται στις επόμενες γενιές με την πάροδο του χρόνου.
«Συνολικά, αυτή η συναρπαστική ανακάλυψη έρχεται με την ενδιαφέρουσα δυνατότητα να αξιοποιήσει τα ταυ νετρίνα για να αποκαλύψει νέα φυσική», κατέληξε ο Κουίν.
Η έρευνα της ομάδας παρουσιάζεται στο αποθετήριο χαρτιού arXiv και έχει γίνει αποδεκτή για δημοσίευση στο περιοδικό Επιστολές φυσικής ανασκόπησης.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”
