רמזים חדשים בחיפוש אחר מקורות הנייטרינים הקוסמיים

Zero Days Full Movie HD - Hebrew subtitles (יולי 2019).

Anonim

המקורות של הנייטרינים הקוסמיים באנרגיה גבוהה, אשר מזוהים על ידי המצפה הנייטרינו של IceCube שנקבר בקרח האנטארקטי, עשויים להיות מוסתרים מתצפיות של קרני גמא גבוהות באנרגיה, כך עולה ממחקר חדש. נויטרינים קוסמיים בעלי אנרגיה גבוהה אלה, אשר עשויים להגיע אל מעבר לגלקסיית שביל החלב שלנו, עשויים לנבוע בחפצים צפופים וחזקים בחלל שמונעים את בריחת קרני הגמא של אנרגיה גבוהה המלווה את ייצור הנייטרינים. מאמר המתאר את המחקר יפורסם במהדורה המקוונת הראשונה של כתב העת Physical Review Letters ב -18 בפברואר 2016.

"נויטרינו הם אחד החלקיקים הבסיסיים המרכיבים את היקום שלנו", אמר קוהטה מוראס, פרופסור לפיסיקה ואסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטת פן סטייט וכותב המקביל של המחקרים. "נייטרינים בעלי אנרגיה גבוהה מיוצרים יחד עם קרני גמא על ידי קרינה באנרגיה גבוהה מאוד הידועה כקרניים קוסמיות באובייקטים כמו גלקסיות מייצגות כוכבים, אשכולות גלקסיות, חורים שחורים סופר-מאסיביים או התפרצויות קרני גמא, חשוב לחשוף את המקור של אלה נייטרינים קוסמי אנרגיה גבוהה כדי להבין טוב יותר את המנגנונים הפיזיים הבסיסיים המייצרים נייטרינים אחרים astroparticles אנרגיה גבוהה מאוד כדי לאפשר את השימוש של נייטרינים כמו בדיקות חדשות של פיסיקת החלקיקים ביקום.

נייטרינים הם חלקיקים נייטרליים, ולכן הם אינם מושפעים על ידי כוחות אלקטרומגנטיים כפי שהם נוסעים דרך החלל. הנייטרינים שזוהו כאן על פני כדור הארץ מתחקים אחר נתיב ישיר חזרה למקורות האסטרופיסיקליים הרחוקים שלהם. בנוסף לכך, נייטרינים אלה לעיתים רחוקות מתקשרים עם סוגים אחרים של חומר - רבים עוברים ישירות דרך כדור הארץ מבלי לקיים אינטראקציה עם חלקיקים אחרים - מה שהופך אותם לקשה מאוד לאיתור, אך הם מבטיחים שהם יברחו מהסביבות הצפופות להפליא שבהן הם מיוצרים.

הנייטרינים הקוסמיים באנרגיה גבוהה שזוהו על ידי IceCube מאמינים שהם נובעים מאינטראקציות קרניים קוסמיות עם חומר (אינטראקציות פרוטון-פרוטון); מ אינטראקציות קרני קרני עם קרינה (אינטראקציות פרוטון פוטון); או מתוך ריקבון או הרס של "חומר אפל" כבד, בלתי נראה. מאחר שתהליכים אלה מייצרים גם נייטרינים בעלי אנרגיה גבוהה וגזמי גמא באנרגיה גבוהה, המדענים השוו את נתוני הנייטרינו של IceCube לגלאי גמא באנרגיה גבוהה שזוהו על ידי טלסקופ החלל של פרמי גמא. "אם כל קרני הגמא באנרגיה גבוהה יורשו להימלט ממקורות הנייטרינים, ציפינו למצוא נתונים מתאימים מ- IceCube ו- Fermi", אמר Murase. בעיתונים קודמים, כולל מאמר אחד שהוצג ככתב העריכה במכתבי סקירה פיסיקלית ב -2015, הראו מורייס ועמיתיו את העוצמה של השוואה "רב-שליחית" כזו. כעת, החוקרים מציעים כי הנתונים הנייטרינו החדש שנאסף על ידי IceCube יש להוביל סתירות מסקרן עם נתונים קרני גמא שנאספו על ידי פרמי.

"באמצעות חישובים מתוחכמים והשוואה מפורטת של נתוני IceCube עם נתוני קרני גמא מפרמי הובילה להשלכות חדשות ומעניינות על המקורות של נייטרינים קוסמיים בעלי אנרגיה גבוהה", אמר מורייס. "באופן מפתיע, עם הנתונים העדכניים ביותר של IceCube, איננו רואים התאמה של נתוני גמא של אנרגיית גזים גבוהה, שאותם זיהה פרמי, דבר שמציע מקור" מאיץ מוסתר "של נייטרינים קוסמיים בעלי אנרגיה גבוהה שפרמי לא זיהה.

כדי להסביר את הנתונים הרב-שליחים ללא כל הסתירות המעניינות, המדענים מציעים שקרני הגאמא באנרגיה גבוהה יחסמו את האפשרות להימלט מהמקורות שיצרו אותם. החוקרים שאלו אז אילו סוגים של אירועים אסטרופיזיים יכולים לייצר נייטרינים בעלי אנרגיה גבוהה, אך הם יכולים גם לדכא את קרני הגמא של האנרגיות הגבוהות שניתן לזהות על ידי פרמי. "מעניין, כי דיכוי של קרינה גמא באנרגיה גבוהה צריך באופן טבעי להתרחש כאשר הנייטרינים מיוצרים באמצעות אינטראקציות פרוטון פוטון, " אמר Murase. הפוטונים הנמוכי אנרגיה הפועלים עם פרוטונים כדי לייצר נייטרינים באירועים אלה מונעים בעת ובעונה אחת מקרני גמא גבוהות אנרגיה להימלט באמצעות תהליך הנקרא 'השמדה של שני פוטונים'. הממצא החדש מרמז כי כמות של קרינה גמא גבוהה באנרגיה הקשורים הנייטרינים המגיעים לכדור הארץ יכול בקלות להיות מתחת לרמה לזיהוי על ידי פרמי.

לדברי החוקרים, התוצאות מרמזות כי אנרגיה גבוהה נייטרינים קוסמיים יכולים לשמש בדיקות מיוחדות של סביבות אסטרופיסיקליות צפופה כי לא ניתן לראות קרני גמא אנרגיה גבוהה. מקורות המועמדים כוללים חורים שחורים סופר-מאסיביים וסוגים מסוימים של התפרצויות קרני גמא. התוצאות גם מניעות מחקרים תיאורטיים ותצפיתיים נוספים, כגון שימוש בקרני גמא נמוכות באנרגיה או קרני רנטגן כדי לעזור למדענים להבין את מקורם של נייטרינים בעלי אנרגיה גבוהה וקרינה קוסמית.

"העשור הבא יהיה עידן הזהב של אסטרופיזיקה חלקיקים רב שליח עם נייטרינים אנרגיה גבוהה זוהה ב IceCube כמו גם גלים כבידה זוהה עם LIGO מתקדמים, " אמר Murase. "העבודה שלנו מוכיחה כי גישות רב-שליחיות הן אכן כלים רבי עוצמה לבדיקת שאלות בסיסיות באסטרופיסיקה של חלקיקים, ואני מאמין שהעתיד הוא בהיר ושאנחנו נוכל למצוא מקורות נייטרינים וקרינה קוסמית, כנראה עם תגליות חדשות מפתיעות.

בנוסף למוראז, צוות המחקר כולל את דפני גואטה מאוסטרוואטוריו אסטרונומיק די רומא באיטליה ומכללת אורט בראודה בישראל, ומרקוס אהלר מאוניברסיטת ויסקונסין.

menu
menu