Naprendszeren kívülről érkező neutrínókat észlelt az IceCube

A világ legnagyobb részecskedetektora egy köbkilométenyi jégből áll, amelyben 60 furatot hoztak létre, ezekben pedig fotodetektorokat helyeztek el.

Naprendszeren kívülről érkező neutrínókat észlelt az IceCube

A Déli-sarkon található IceCube detektor adatait analizáló kutatók újabb 26, feltehetően Naprendszeren kívülről érkező neutrínó nyomára akadtak rá. A szakértők először idén áprilisban számoltak be sikeres neutrínó-észlelésről: Az adathalmazban akkor két olyan eseményt találtak, amely a Nagy Hadronütköztetőben száguldozó protonoknál több mint százszor magasabb energiájú neutrínók jelenlétére utalt.

A neutrínók rendkívül könnyű, a normál anyaggal nagyon ritkán interakcióba lépő, a leptonok közé tartozó részecskék. Mivel töltésük nincs, tömegük nagyon kicsi és a részecskék világában elhanyagolható gravitáción kívül kizárólag a gyenge kölcsönhatásban vesznek részt, rendkívül nehéz kimutatni jelenlétüket, annak ellenére, hogy minden pillanatban óriási mennyiségben haladnak át bolygónkon, és persze testünkön is. Észlelésükhöz tehát rendkívül nagy, speciális detektorokra van szükség, az IceCube pedig abszolút ennek az elvárásnak megfelelően lett kialakítva. A detektor gyakorlatilag egy hatalmas jégkocka: a Déli-sark jegébe hatvan darab, több mint 2 kilométer mély lyukat fúrtak a kutatók, majd fotodetektorokat engedtek le ezekbe, amelyek a neutrínók és a detektorokat körülvevő egy köbkilométernyi jég interakciójában keletkező fotonokat érzékelik.

A kozmikus sugárzás folyamatosan éri bolygónkat, ami a légkörben neutrínók keletkezését segítheti elő, amelyek aztán belépnek a gigantikus detektorba. Az űrből érkező sugarak nyomán ráadásul más egzotikus részecskék is keletkezhetnek, amelyek a jéggel kölcsönhatásba lépve fotonokat engednek útjukra. Az igazi kihívást tehát az jelenti, hogy az IceCube adatait elemző kutatók megtalálják a rengeteg fotonjel közt azokat, amelyek nem a Föld légkörében keletkező neutrínóktól, és nem is más részecskéktől származnak.

A jelek elkülönítésére a legkézenfekvőbb megoldásnak az energiaszintek vizsgálata tűnt, abból kiindulva, hogy a Föld légkörében keletkező részecskék keltette fotonok jóval alacsonyabb energiájúak lesznek, mint az űr távolabbi szegleteiből érkező neutrínók fotonjai. Az IceCube két éve üzemel, és az adatok első elemzésekor a szakértők csak a legmagasabb energiájú eseményekre kiszűrésére koncentráltak. Így akadtak rá az Ernie és Bert névre keresztelt neutrínókra, amelyek egyenként 1 petaelektronvoltos energiaszintet produkáltak. Az analízis második körében már a 30 TeV fölötti eseményeket vizsgálták, és így az előző kettővel együtt már 28 nagyenergiájú, neutrínók keltette eseményt sikerült azonosítaniuk. Ezek közül hét alkalommal müonokat is észleltek a detektorok, ami müon neutrínók jelenlétére utal.

Az észlelt neutrínók energetikai képe és egyéb tulajdonságai alapján a kutatók szerint a Naprendszeren kívülről érkező részecskékről van szó. Neutrínók az űrben több módon is keletkezhetnek, az egyik lehetőség például amikor egy fekete lyuk poláris jetjének nagyenergiájú részecskéi egy gázfelhőbe csapódnak. Ilyenkor pionok keletkezhetnek, amik aztán neutrínókká bomolhatnak. Mivel ilyenkor óriási energia tevődik át egy, a proton tömegének milliárdod részét kitevő részecskére, a neutrínók a fénysebességet megközelítő sebességre tesznek szert. És mivel nagyon ritkán kerülnek interakcióba bármivel is, gyakorlatilag megállíthatatlanok, vagyis a neutrínók észlelése révén elviekben mindennél pontosabb képet alakíthatunk ki a születésüket elősegítő kozmikus eseményről.

Jelenleg azonban még nem tartunk itt, bár az IceCube kétségkívül nagyon biztató első lépést jelent. Az általa detektált neutrínókkal kapcsolatban egyelőre csak annyit tudni, hogy körülbelül milyen irányból érkeztek, de arról például, hogy milyen kozmikus eseményekben keletkezhettek, még nincsenek információk.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward