büyük keşif! Kara delikler, evrendeki en enerjik parçacıkları hızlandırır
Blazarlardan nötrinolar
Science dergisi bugün yayınlanan bir kapak makalesi yayınladı, "Ice Cube" Neutrino Gözlemevi, blazarların ultra yüksek enerjili nötrinolar yaydığına dair kanıt buldu.
Ice Cube (IceCube), Amerika Birleşik Devletleri'nde Antarktika'nın kutbunda bulunan bir nötrino gözlemevidir. Buz tabakasının 1450 metre altında her bir dizide 60 olmak üzere 1 kübik kilometre içinde dağıtılmış 86 ışık sensöründen (fotomultiplier tüpleri) oluşur. 2450 metreye Yüksek enerjili nötrinolar buz tarafından yakalandığında ve sensör dizisinden geçen yüklü parçacıklar ürettiğinde, Cherenkov ışığı üretilecek ve tespit edilecektir.
(Buz küpü)
22 Eylül 2017'de IceCube, 290 TeV enerjili bir nötrino tespit etti. Buna karşılık, mevcut en yüksek enerjili hızlandırıcı, CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, parçacıkları yalnızca 7 TeV'e kadar hızlandırabilir.
IceCube'un temel bilimsel amacı, yüksek enerjili kozmik ışınların kökenini nötrinolar aracılığıyla bulmaktır. Bu amaçla, her ultra yüksek enerjili nötrinonun yönünü gerçek zamanlı olarak yeniden yapılandırmak ve radyo, optik, gama ve diğer dalga bantları aracılığıyla karşılık gelen göksel faaliyetleri gözlemlemek için diğer teleskoplara serbest bırakmak için bir erken uyarı ağı kurdu. Nötrino gözlemlendikten 43 saniye sonra otomatik bir uyarı mesajı verildi. Gama Işını İşbirliği Ağı 4 saat sonra bir bildirim yayınladı.
290 TeV Nötrino (Bilim 361,146 (2018))
Başlangıçta, birkaç gözlemevi herhangi bir anormal sinyal görmedi. Altı gün sonra, Fermi uydusu ilk olarak IceCube tarafından verilen yönün sadece 0,1 derece uzaklıkta olduğu bir yerde, bir ay önce parlamaya başlayan bir blazarın özellikle parlak olmaya başladığını bildirdi. Kısa süre sonra, bir düzineden fazla radyo, optik ve gama teleskopu, Atlantik Okyanusu'ndaki MAGIC Atmosferik Cherenkov Teleskobu gibi önemli sinyaller de gözlemledi.
Yüksek enerjili kozmik ışınların kökeninin gizemi
Blazar, şiddetli bir astronomik fenomen oluşturmak için büyük miktarda madde biriktiren bir galaksinin merkezinde büyük bir kara deliğin neden olduğu bir tür aktif galaksi çekirdeğidir. Kara delik, yığılma malzemesinin yerçekimi enerjisini veya kara deliğin dönme enerjisini güçlü bir göreli jete dönüştürür. Jet görüşümüze yöneltilirse, bir blazar oluşturur.
Yüksek enerjili kozmik ışınların kökeni asırlık bir gizemdir, ne nereden geldiklerini ne de hızlanma mekanizmalarını biliyoruz. Kaynaklarının nötron yıldızları, gama ışını patlamaları, aşırı süpernovalar ve aktif galaktik çekirdekler içerebileceği tahmin ediliyor.
Blazar jetlerinde, yüklü parçacıklar son derece yüksek enerjilere hızlandırılabilir. Yüklü parçacıklar, evrendeki manyetik alan tarafından saptırıldığından, dünyaya ulaştıklarında nereden geldiklerini bilmiyoruz. Belki Samanyolu'nda onlarca kez yeryüzünü dolanarak ulaşmadan önce dönmüşlerdir. Jetler tarafından hızlandırılan protonlar veya çekirdekler, madde ile etkileşime girdiklerinde yüksek enerjili mezonlar üretebilir ve sonunda fotonlara ve nötrinolara bozunabilir Nötrinolar manyetik alan tarafından rahatsız edilmezler ve doğrudan kaynağı işaret edebilirler. 290 TeV'lik bir nötrino görmek, blazar jetinin muhtemelen evrendeki en enerjik parçacıkların doğum yeri olan en az on binlerce TeV proton ve çekirdek üretebileceği anlamına gelir.
Blazz (Nezaket: Bir Marscher, PhysicsWorld)
Gizem çözüldü mü?
Aslında, 2016'da IceCube, aktif galaktik çekirdekler ile yüksek enerjili nötrinolar arasındaki korelasyonu bildirdi. Korelasyon% 95'tir ve bu katı bilimsel standartlara göre yeterince yüksek değildir, bu nedenle tartışmalar vardır.
Bu nötrinoyu keşfettikten sonra, IceCube önceki verileri yeniden kontrol etti ve bu yönde bazı nötrinolar buldu ve korelasyonu% 99,9'a, yani standart sapmanın yaklaşık 3,5 katına çıkardı. Bununla birlikte, bilimsel keşfin 5 katı standart sapma standardının hala biraz gerisindedir.
IceCube projesi kısa süre önce yükseltilmeye başladı ve hacmi 10 kat artırdı. Mevcut sonuçlar yeterince ikna edici olmasa bile, gelecek kesinlikle tartışmasız cevabı belirleyebilecektir.
İlginç olan, IceCube'un atmosferik nötrinoları daha doğru bir şekilde algılamak için merkezindeki küçük bir alandaki ışık sensörünün yoğunluğunu artırabilmesi ve böylece nötrinoların kütle sırasını belirlemesi (bu deney PINGU olarak adlandırılır) ve bu Yapım aşamasında olan Jiangmen Neutrino Deneyinin ana bilimsel hedeflerinden biri. PINGU deneyi yüksek öncelik kazanırsa, Jiangmen deneyinin en güçlü rakibi olacaktır. Bununla birlikte, uzun süren tartışmalardan sonra, proje ekibi önceliği buz küpü dizisini genişletmeye koydu. Sonuçta, toplu sıraya göre birden fazla deney var, ancak IceCube'de yalnızca bir tane var.
Teorisyen
IceCube ve Yerçekimi Dalga Gözlemevi LIGO, Çin Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen iki büyük projedir. LIGO'nun birkaç soğukkanlı savunucusu gibi, IceCube Gözlemevi'nin yaratıcısı Francis Halzen de bir teorisyen. Bir keresinde, biraz deneysel tecrübesi olsaydı, bir buz küpü deneyi yapmayı teklif etmeyeceğini söyledi, çünkü buzda çok fazla baloncuk olduğunu bilmiyordu ve fotonların saçılması çok ciddi, bu da nötrinoların yönünü yeniden yapılandırmayı imkansız hale getiriyordu. Bununla birlikte, deney tamamlandıktan sonra, beklenmedik bir şekilde Antarktika'nın dibindeki buzun başka yerlerden farklı olduğu keşfedildi. On bin yıllık basınç, buzu çok kompakt hale getirdi ve ışık saçılması sorunu beklenenden çok daha iyiydi.
Hurren, gelecekte Nobel Ödülü için kesinlikle güçlü bir aday ve umarım uzun bir hayat yaşayabilir.
Ek: Yüksek Enerjili Nötrino: Eski Evrene Bir Bakış (Francis Hull, Jun Cao tarafından çevrildi)
Ekli 2016 haberleri:
Ultra yüksek enerjili nötrinoların galaksi dışı "evi" doğrulandı
Veya yeni bir nötrino astrofiziği çağını başlatacak
Science and Technology Daily, Pekin, 20 Nisan (Muhabir Liu Xia) Alman bilim adamları liderliğindeki uluslararası bilimsel araştırma ekibi, "Nature · Physics" in son sayısında, nötrino dedektörü "IceCube (IceCube") Antarktika buzunun altında bulunduğunu bildirdi. "2012'de ultra yüksek enerjili nötrinoları keşfettiler. Şimdi ilk kez Samanyolu'nun dışında bir kaynak buldular. Bu büyük keşif, yeni bir nötrino astrofiziği çağını başlatabilir.
Çin Bilimler Akademisi Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü'nden bir araştırmacı olan Cao Jun, Science and Technology Daily'den bir muhabire, Büyük Patlama sırasında nötrinoların en çok üretilen parçacıklardan biri olduğunu açıkladı. Günümüzde, yıldızların içindeki nükleer reaksiyonlar ve dünya atmosferine çarpan kozmik ışınlar tarafından hala çok sayıda üretiliyorlar. süreç.
Nötrinoların kütlesi çok küçüktür, yüklü değildir ve diğer maddelerle nadiren etkileşime girer ve tespit edilmesi zordur. Bununla birlikte, nadir durumlarda, nötrinolar atomlarla çarpışır ve "Buz Küpü" tarafından tespit edilebilen elektronlar veya müonlar gibi mavi bir ışık parlaması yayan yüklü parçacıklar üretir.
2012 yılında, "Ice Cube" tarihteki en yüksek enerjili nötrinoyu keşfetti. Enerjisi 2000 trilyon elektron volt kadar yüksek.Bu, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı tarafından üretilen yüksek enerjili protonlardan 300 kat daha yüksek. Trinolar, son derece yüksek enerjili kozmik ışınların çarpışma sürecinden gelmelidir. Geçtiğimiz birkaç yıl içinde bilim adamları, onları üretebilecek garip göksel faaliyetler arıyorlar.
Son zamanlarda bilim adamları, Dünya'dan 9 milyar ışıkyılı uzaklıktaki "PKS B1424-418" aktif galaksiden radyo ve gama ışını verilerini analiz ettiler. Sonuçlar, nötrinoların ve aktif galaksilerin aynı zamanda ve yönde patladığını gösteriyor.Bundan, nötrinoların Samanyolu dışındaki aktif galaksilerin patlamalarından geldiği ve Samanyolu dışında bir kaynağa sahip ilk ultra yüksek enerjili nötrino olduğu sonucuna varıldı. Alt etkinlik.
Nanjing Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Fakültesi'nden Profesör Wang Xiangyu bir röportajda şunları söyledi: Bilim adamları tesadüfleri göz ardı edememelerine ve bu nötrinonun bu aktif galaksiden geldiğinden% 100 emin olamasalar da,% 95'lik korelasyon şimdiye kadarki en yüksek oran. Son araştırmalar, bazı nötrinoların Samanyolu dışındaki aktif galaksilerden gelebileceğini gösteriyor ve bu da bilim insanlarının yüksek enerjili nötrinoların kaynağını daha da netleştirmesine yardımcı oluyor. "
