Защо Частицата На 4 Милиарда Години, Която Удари Антарктида, Е Толкова Голяма Сделка

{h1}

Международен екип от астрономи определиха свръхмасивна черна дупка в центъра на далечна галактика като първият известен източник за призрачните частици.

Единично, високоенергийно неутрино удари Земята на 22 септември 2017 г. То идва от далечна галактика, увита около свръхмасивна черна дупка. И, като се започне с блокбастър, публикуван днес (12 юли) в списанието Science и подписан от стотици учени, разпространени в десетки лаборатории, водещите шеметни астрофизици пренаписват своите модели на Вселената.

Това е така, защото за първи път това високоенергийно неутрино, призрачна частица, която едва взаимодейства с друга материя, остави достатъчно улики, за да разбере откъде е дошло.

За 4 милиарда години това неутрино се извисява из космоса необезпокоявано. Може да са минали звезди, късове скала или други галактики. Може дори да е минал през тях; неутрино обикновено може да тече през материята, без да оставя следа. И така, през по-голямата част от времето, отнело живота на Земята да се появи, да се образуват бактерии, гъби, растения и животни, а за едно от тези животни (нас) да открие тяхното съществуване, това неутрино пътува необезпокоявано. [18-те най-големи неразгадани мистерии във физиката]

Тогава тя се разби в атом в леден блок в Антарктида, изплю друга високоенергична частица, наречена мюон в обсерваторията на IceCube Neutrino, масивен детектор на частици, погребан под леда на Антарктида, и той изчезна завинаги.

Тънък поток от високоенергийни неутрино от дълбокото в Космоса се пробива на Земята през цялото време. Но този неутрино сблъсък беше особен: Учените бяха готови за него. Години усъвършенстване на инструментите им бяха подготвили да забележат неутрино, бързо да разберат от коя част на небето идва и след това да насочат телескопи от цял ​​свят към този небесен участък. Това не беше първият път, когато те опитваха това, но този път се получи: Космическият телескоп Ферми - а след това десетки повече обсерватории по целия свят - улови слаб сигнал на домашната галактика на неутрино - наречен "блазар" благодарение на пламването на електромагнитна енергия, стреляща към Земята - изгаряне.

В космоса има блазар, заключиха изследователите, част от най-светлото семейство от обекти във Вселената: галактики със свръхмасивни двигатели с черна дупка, изстрелващи енергийни лъчи към Земята. И този блазар ускорява неутрино до огромни енергии и ги хвърля в нашата планета.

Космически детективен проект

Проследяването на източник на космически неутрино изобщо не би било възможно без IceCube, според Дерек Фокс, астрофизик от Държавния университет в Пенсилвания, чийто екип ръководи решаваща част от изследванията. [Снимки от IceCube: Лаборатория по физика, погребана под антарктически лед]

Огромното мнозинство неутрино, преминаващо през телата ни всеки ден, каза Фокс на живо науката, образуват се в атмосферата на Земята - продукти на сблъсъци между газа и други високоенергийни космически частици. Дори тези няколко инструмента по света, достатъчно чувствителни да откриват неутрино, каза той, са повече или по-малко заслепени за много по-редките космически неутрино от „мъглата“ на локални неутрино, затъмняващи гледката.

Но през 2013 г. IceCube прониза тази мъгла. Обсерваторията беше достатъчно чувствителна, за да отсее космическите неутрино с по-висока енергия от фоновото излъчване на техните атмосферни братовчеди с по-ниска енергия. Документът, обявяващ това откритие в Science през 2013 г., сам по себе си беше огромен резултат за неутрино науката - първото пряко доказателство за неутрино, възникнало толкова далеч.

Лабораторията IceCube в Антарктида, подкрепена от Млечния път и аурора на хоризонта. Снимка, направена през май 2017 г.

Лабораторията IceCube в Антарктида, подкрепена от Млечния път и аурора на хоризонта. Снимка, направена през май 2017 г.

Кредит: Мартин Вълк / IceCube / NSF

Следващата важна стъпка, според Реджина Капуто, астрофизик с частици от Университета в Мериленд, който ръководи екипа на телескопа Ферми, който за пръв път забеляза изгарящия блаз по пътя на неутрино, беше да измисли как най-ефективно да използва тези неутрино данни за преследване източници на частици. [Странни кварки и муон: Разчленени най-малките частици на природата (Инфографика)]

Оттук влезе екипът на Фокс. Азадех Кейвани, астрофизик, който по онова време е докторантичен изследовател, работещ в лабораторията на Фокс, а сега е сътрудник в Университета на Колумбия, каза, че IceCube отнема твърде много време, за да открие космическите неутрино, за да може информацията да бъде лесно използваем.

"При най-бързия възможен начин това ще отнеме няколко часа и ние го намалихме до по-малко от минута", заяви Кийвани пред WordsSideKick.com.

С тази скорост IceCube може да предупреди обсерваториите по целия свят само мигове след като се случи интересно откриване, каза тя. IceCube вече можеше да следва пътя на неутрино достатъчно отблизо (изучавайки муона, който излъчваше), за да стеснява източника си до петна от небето, около два пъти по-широка от пълнолуние. Извличането на тази информация бързо позволи на цяла батерия от най-чувствителните телескопи в света да сканира това пространство - все още много широка зона за търсене в астрономически план, според Капуто - за намеци откъде идва.

Откриването

Когато неутрино, вече на име IceCube-170922A, удари детектора, Дарън Грант седеше в кабинета си в университета в Алберта. Говорителят и астрофизикът на IceCube заяви, че е забележително - достатъчно интересно за разговор с колега в залата, но не шокиращо.

"IceCube открива неутрино [на това енергийно ниво] около веднъж месечно", казва Грант пред WordsSideKick.com. "Това става нещо като рутина."

Единадесет други неутрино на това енергийно ниво по-рано бяха ударили детектора, откакто започна сътрудничеството с други телескопи, каза Фокс, и никой все още не е проследен до източника му.

И така сигналът излезе, обсерваториите по целия свят насочиха телескопите си към петна на небето, от който идваше, и тогава, каза Фокс, нищо не се случи… от дни.

"Не изглеждаше да има нещо забележително там на небето", каза той. Астрономите отбелязаха блазара, но той не изскочи към тях като вероятен източник. „За нас в този момент това беше нещо като неутрино номер 12 и го поставихме в списъка [и продължихме].“

Но след това, няколко дни по-късно, изследователите във Ферми изпратиха сигнал: Този блазар пламва. Телескопът с гама-лъчи беше забелязал, че излъчва осем пъти повече гама-лъчи от обикновено, най-ярките досега. Нещо - изследователите не знаят точно какво - е причинило галактиката да излъчва струя свръхбързи високоенергийни гама фотони. Същият този процес можеше да излъчи неутрино.

"Номерът с джазарите е, че това, че той се разгаря с една дължина на вълната, не означава, че той изгаря в друга дължина на вълната", каза Капуто.

Ферми, много широкоъгълна обсерватория, чувствителна към ключова част от гама-лъчевия спектър, беше добре настроена на гама-лъчението, идващо от блазара, и го бе забелязала да изгаря още през април. И след като забеляза този вероятен източник - който този ден не изскочи към други телескопи, защото не бяха толкова чувствителни към този участък от спектъра - други телескопи можеха да последват, за да потвърдят блазара като вероятния източник на неутрино.

„Успяхме да кажем:„ О, вероятно идва от този блаз “. Тогава всички останали телескопи наистина биха могли да направят нула и да сочат към този конкретен източник ", каза Капуто.

Друга обсерватория на гама-лъчи, MAGIC на Канарските острови край западното крайбрежие на Африка, след това направи последващи наблюдения, които помогнаха за потвърждаването на този блазар, TXS 0506 + 056, като източник на неутрино, каза тя. Много други обсерватории в крайна сметка оказаха подобни резултати. За първи път астрофизиците определиха източника на космическо неутрино. По-късно изследователите, пренасящи стари данни, показват, че още няколко неутрино, открити през предходните девет години и половина в IceCube, вероятно са дошли от същия блазар. Този резултат беше публикуван и днес (12 юли) в списание Science.

Какво означава

Докато и Капуто, и Фокс заявиха, че подозират, че блазарите са замесени в космически неутрино, и идеята е била популярна от много години (Фокс посочи документ, публикуван в журнала за предпечат arXiv през 2001 г., спекулирайки, че този точен блазар може да е източник на неутрино), то беше изпаднало в полза. Изследователите започнаха да се притесняват, казва Фокс, че просто няма достатъчно блазари в небето, за да отчитат всички различни посоки, от които идват космическите неутрино.

Този резултат е "първа стъпка" и "доказателство за концепция", каза Грант, като показа първо, че поне някои неутрино идват от блазари.

Въпреки това, каза Капуто, изследователите все още не знаят само как блазарът произвежда неутрино. (Макар че има и придружаващи документи, които започват да работят по физиката.) И вероятно има други видове източници на неутрино, които изследователите тепърва ще откриват. Изследователите са прекрачили прага в прецизна неутрино астрономия, каза Грант. Но има още много да научим.

Първоначално публикувано на Наука на живо.


Видео Добавка: How to Let Go of the World and Love All the Things Climate Cant Change 2016 [Full Movie].




Изследване


Можем Ли Да Създадем Истински Парк От Юра?
Можем Ли Да Създадем Истински Парк От Юра?

3,7-Милиардна Годишна Скала Може Да Задържи Най-Старите Вкаменелости На Земята
3,7-Милиардна Годишна Скала Може Да Задържи Най-Старите Вкаменелости На Земята

Наука Новини


Обратно Броене До 7 Милиарда: Трябва Ли Светът Да Приеме Политиката За Едно Дете?
Обратно Броене До 7 Милиарда: Трябва Ли Светът Да Приеме Политиката За Едно Дете?

Печат Се Пребивава В Манхатън, А Човешките Му Съседи Са Развълнувани
Печат Се Пребивава В Манхатън, А Човешките Му Съседи Са Развълнувани

Жените В Инженерството Печелят С 25% По-Малко От Мъжете
Жените В Инженерството Печелят С 25% По-Малко От Мъжете

Обща Динамика F-16 Fighting Falcon
Обща Динамика F-16 Fighting Falcon

Синята Игуана Се Плъзга Обратно От Изчезване
Синята Игуана Се Плъзга Обратно От Изчезване


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com