Die Ursprünge der Hochenergie Neutrino wurden zum ersten Mal aufgespürt und damit ein wichtiges astronomisches Rätsel gelöst
Um mehr zu verstehen und zu erfahren Energie oder Materie ist das Studium der mysteriösen subatomaren Teilchen sehr wichtig. Physiker betrachten subatomare Teilchen – Neutrinos – um ein tieferes Verständnis der verschiedenen Ereignisse und Prozesse zu erlangen, aus denen sie entstanden sind. Wir wissen durch Studium über Sterne und insbesondere über die Sonne Bescheid Neutrinos. Es gibt so viel mehr darüber zu erfahren Universum und zu verstehen, wie Neutrinos funktionieren, ist der wichtigste Schritt für jeden Wissenschaftler, der sich für Physik und Astronomie interessiert.
Was sind Neutrinos?
Neutrinos sind dampfförmige (und sehr flüchtige) Teilchen mit fast keiner Masse, keiner elektrischen Ladung und sie können jede Art von Materie durchdringen, ohne dass sie sich selbst verändern. Neutrinos können dies erreichen, indem sie extremen Bedingungen und dichten Umgebungen wie Sternen, Planet und Galaxien. Eine wichtige Eigenschaft von Neutrinos besteht darin, dass sie nie mit der Materie in ihrer Umgebung interagieren, was ihre Analyse sehr schwierig macht. Außerdem existieren sie in drei „Geschmacksrichtungen“ – Elektron, Tau und Myon – und sie wechseln zwischen diesen Geschmacksrichtungen, wenn sie oszillieren. Dies wird als „Mischungsphänomen“ bezeichnet und ist der seltsamste Untersuchungsbereich bei der Durchführung von Experimenten mit Neutrinos. Das stärkste Merkmal von Neutrinos ist, dass sie einzigartige Informationen über ihren genauen Ursprung enthalten. Dies liegt vor allem daran, dass Neutrinos zwar hochenergetisch sind, aber keine Ladung besitzen und daher von Magnetfeldern jeglicher Stärke unbeeinflusst bleiben. Der Ursprung der Neutrinos ist nicht vollständig geklärt. Die meisten von ihnen stammen von der Sonne, aber eine kleine Anzahl, insbesondere diejenigen mit hoher Energie, stammen aus tieferen Regionen der Sonne Raum. Aus diesem Grund war der genaue Ursprung dieser schwer fassbaren Wanderer noch unbekannt und sie werden als „Geisterteilchen“ bezeichnet.
Herkunft des hochenergetischen Neutrinos verfolgt
In bahnbrechenden Zwillingsstudien in der Astronomie veröffentlicht in WissenschaftForscher haben zum ersten Mal den Ursprung eines gespenstischen subatomaren Teilchenneutrinos aufgespürt, das nach einer Reise von 3.7 Milliarden Jahren tief im Eis der Antarktis gefunden wurde Planet Die Erde 1,2. Diese Arbeit wird durch die Zusammenarbeit von über 300 Wissenschaftlern und 49 Institutionen erreicht. Hochenergetische Neutrinos wurden mit dem größten IceCube-Detektor, der jemals am Südpol vom IceCube-Neutrino-Observatorium aufgestellt wurde, tief in den Eisschichten nachgewiesen. Um ihr Ziel zu erreichen, wurden 86 Löcher in das Eis gebohrt, jedes eineinhalb Meilen tief, und über ein Netzwerk von mehr als 5000 Lichtsensoren verteilt, wodurch eine Gesamtfläche von einem Kubikkilometer abgedeckt wurde. Der von der US National Science Foundation verwaltete IceCube-Detektor ist ein riesiger Detektor, der aus 1 Kabeln besteht, die in Bohrlöchern verlegt werden, die bis ins tiefe Eis reichen. Die Detektoren erfassen das spezielle blaue Licht, das entsteht, wenn ein Neutrino mit einem Atomkern wechselwirkt. Viele hochenergetische Neutrinos wurden entdeckt, konnten aber nicht aufgespürt werden, bis ein Neutrino mit einer Energie von 86 Billionen Elektronenvolt erfolgreich unter einer Eiskappe nachgewiesen wurde. Diese Energie ist fast 300-mal größer als die Energie der Protonen, die durch den Large Hardon Collider zirkulieren, den leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger auf diesem Planeten Planet. Sobald diese Erkennung abgeschlossen war, sammelte und kompilierte ein Echtzeitsystem systematisch Daten für das gesamte elektromagnetische Spektrum aus Laboratorien auf der Erde und in anderen Ländern Raum über den Ursprung dieses Neutrinos.
Das Neutrino konnte erfolgreich auf ein leuchtendes zurückgeführt werden Galaxis bekannt als „Blazer“. Blazer ist ein riesiger Ellipsentrainer Galaxis mit zwei Jets, die Neutrinos und Gammastrahlen aussenden. Es hat eine charakteristische supermassereiche und sich schnell drehende Form schwarzes Loch in seiner Mitte und der Galaxis bewegt sich etwa mit Lichtgeschwindigkeit auf die Erde zu. Eine der Düsen des Blazers hat einen strahlend hellen Charakter und zeigt direkt auf die Erde, wodurch dies entsteht Galaxis seinen Namen. Der Blazer Galaxis befindet sich links vom Sternbild Orion und ist etwa 4 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Sowohl Neutrinos als auch Gammastrahlen wurden vom Observatorium und insgesamt 20 Teleskopen auf der Erde und in den USA nachgewiesen Raum. Diese erste Studie1 zeigte den Nachweis von Neutrinos und eine zweite Folgestudie2 zeigte, dass der Blazer Galaxis hatte diese Neutrinos bereits 2014 und 2015 produziert. Der Blazer ist definitiv eine Quelle extrem energiereicher Neutrinos und damit auch kosmischer Strahlung.
Bahnbrechende Entdeckung in der Astronomie
Die Entdeckung dieser Neutrinos ist ein großer Erfolg und kann die Erforschung und Beobachtung dieser Neutrinos ermöglichen Universum in einer unübertroffenen Art und Weise. Wissenschaftler geben an, dass diese Entdeckung ihnen helfen könnte, zum ersten Mal den Ursprung der mysteriösen kosmischen Strahlung zurückzuverfolgen. Bei diesen Strahlen handelt es sich um Atomfragmente, die mit Lichtgeschwindigkeit von außerhalb des Sonnensystems auf die Erde fallen. Ihnen wird vorgeworfen, Probleme bei Satelliten, Kommunikationssystemen usw. zu verursachen. Im Gegensatz zu Neutrinos sind kosmische Strahlen geladene Teilchen, daher beeinflussen und ändern Magnetfelder ständig ihre Bahn, was es unmöglich macht, ihren Ursprung zurückzuverfolgen. Die kosmische Strahlung ist seit langem Gegenstand der astronomischen Forschung und obwohl sie bereits 1912 entdeckt wurde, bleibt die kosmische Strahlung ein großes Rätsel.
In Zukunft kann ein Neutrino-Observatorium in größerem Maßstab mit einer ähnlichen Infrastruktur wie in dieser Studie schnellere Ergebnisse erzielen und mehr Nachweise durchführen, um neue Neutrinoquellen aufzudecken. Diese Studie, die durch die Aufzeichnung mehrerer Beobachtungen und die Berücksichtigung von Daten im gesamten elektromagnetischen Spektrum durchgeführt wird, ist von entscheidender Bedeutung, um unser Verständnis davon zu verbessern Universum die Mechanismen der Physik, die es steuern. Es ist ein Paradebeispiel für die „Multimessenger“-Astronomie, die mindestens zwei verschiedene Arten von Signalen verwendet, um den Kosmos zu untersuchen, wodurch sie bei der Ermöglichung solcher Entdeckungen leistungsfähiger und genauer wird. Dieser Ansatz hat dazu beigetragen, die Kollision von Neutronensternen zu entdecken Gravitationswellen in der jüngsten Vergangenheit. Jeder dieser Boten liefert uns neues Wissen über die Universum und kraftvolle Ereignisse in der Atmosphäre. Außerdem kann es dazu beitragen, mehr über die extremen Ereignisse zu verstehen, die sich vor Millionen von Jahren ereigneten und diese Teilchen auf ihre Reise zur Erde brachten.
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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}
Quelle (n)
1.Die IceCube-Kollaboration et al. 2018. Multimessenger-Beobachtungen eines aufflackernden Blazars, der mit dem hochenergetischen Neutrino IceCube-170922A zusammenfällt. Wissenschaft. 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2.Die IceCube-Kollaboration et al. 2018. Neutrino-Emission aus Richtung des Blazars TXS 0506+056 vor dem IceCube-170922A-Alarm. Wissenschaft. 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
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