Најголемиот телескоп на светот ги откри долго бараните честички духови: Ова ја менува астрономијата

НАЈГОЛЕМИОТ телескоп на светот IceCube, лоциран на Антарктикот, за првпат го потврди постоењето на високоенергетски неутрини на Млечниот Пат.

Овој успех, претставен во списанието Science, треба да ја отвори вратата за нова астрономија заснована на набљудување на високоенергетски неутрини кои можат да поминат низ речиси сите препреки, вклучувајќи густи облаци од гас и прашина, па дури и големи вселенски објекти, преку кои електромагнетните брановите не можат да поминат.

LIFTOFF of #ESAEuclid from SLC-40 in Florida on 1 July 2023! pic.twitter.com/K0bGBnUfoG

— ESA (@esa) July 1, 2023

Што се неутрини?

Неутрините се мали, електрично неутрални честички кои се создаваат при радиоактивното распаѓање во нуклеарните реактори, во екстремни средини како оние околу масивните црни дупки и при влијанието на високоенергетските космички зраци составени од субатомски честички во атоми. Тие лесно минуваат низ повеќето супстанции бидејќи не реагираат со полнежи и ретко се судираат со атомите.

За илустрација, би бил потребен ѕид од олово дебел една светлосна година за да спречи половина од неутрините да се движат низ него. Но, ова е и причината зошто тие се многу тешки за откривање.

Леонора Кардум, докторант по физика на Техничкиот универзитет во Дортмунд во Германија и член на телескопот IceCube, вели дека неутрините се најчестите честички со маса во вселената.

„Околу 10 трилиони неутрини создадени само на Сонцето минуваат низ секој човек секоја секунда, или стотици трилиони кога ќе се земат предвид и неутрините од вселената“, вели Кардум.

Зошто неутрините не комуницираат со материјата?

Неутрините ретко комуницираат со атомите поради неколку причини.

Пред сè, затоа што немаат електричен полнеж, па немаат електромагнетна интеракција со атомите што е присутна во наелектризираните честички како што се електроните или протоните.

Исто така, неутрините комуницираат главно преку слабата нуклеарна сила, една од четирите основни сили на природата. Тој е многу слаб и има многу краток опсег во споредба со другите фундаментални сили како што се електромагнетната сила или силната нуклеарна сила.

Конечно, неутрините тешко може да бидат погодени од гравитацијата бидејќи имаат исклучително мала маса. До неодамна дури се мислеше дека немаат маса, но експерименталните откритија покажаа дека ја имаат, иако многу мала. Нивната точна вредност сè уште е прашање на истражување, но проценките сугерираат дека таа е околу 500.000 пати помала од масата на електронот, кој е најлесната позната субатомска честичка со маса.

Зошто неутрините се важни за науката?

Неутрините ретко комуницираат со атомите поради неколку причини.

Пред сè, затоа што немаат електричен полнеж, па немаат електромагнетна интеракција со атомите што е присутна во наелектризираните честички како што се електроните или протоните.

Исто така, неутрината комуницираат главно преку слабата нуклеарна сила, една од четирите основни сили на природата. Тој е многу слаб и има многу краток опсег во споредба со другите фундаментални сили како што се електромагнетната сила или силната нуклеарна сила.

Конечно, неутрината тешко може да бидат погодени од гравитацијата бидејќи имаат исклучително мала маса. До неодамна дури се мислеше дека немаат маса, но експерименталните откритија покажаа дека ја имаат, иако многу мала. Нивната точна вредност сè уште е прашање на истражување, но проценките сугерираат дека таа е околу 500.000 пати помала од масата на електронот, кој е најлесната позната субатомска честичка со маса.

Зошто неутрината се важни за науката?

Неутрините играат клучна улога во различни области на науката, од астрофизика и космологија до физика на елементарни честички и тестирање на фундаментални теории.

На пример, тие можат да бидат извор на информации за далечни и екстремни објекти. Бидејќи поминуваат низ материјата речиси непречено, тие можат да стигнат до Земјата од многу далечни делови на вселената, вклучувајќи екстремни средини како црни дупки, супернови или други астрофизички објекти кои често се тешки за проучување. Набљудувањата и анализите на неутринските текови можат да ни дадат директни информации за овие објекти и процесите што се случуваат во нив.

Неутрините исто така играат важна улога во физиката на елементарните честички. Соодветното проучување на нивните својства може да ни помогне да ги разбереме основните закони на природата, како што се масата, електричното полнење, осцилациите помеѓу различни типови на неутрина (има најмалку три од нив) и интеракцијата на слабата сила.

Неутрините се исто така клучни за проучување и разбирање на универзумот. Тие можат да помогнат во откривањето и разбирањето на супернови, извори на гама зраци во галактичките јадра и други астрофизички феномени. Проучувањето на неутринските текови ни дава и информации за формирањето и еволуцијата на универзумот, структурата на галаксиите и други клучни прашања од космологијата.

Понатаму, неутрината се корисни за тестирање и потврдување на физичките теории, вклучувајќи го стандардниот модел на честички, теоријата на релативност и други области од физиката. Набљудувањата и мерењата на неутринските текови можат да обезбедат вредни податоци кои помагаат да се потврдат или оспорат постоечките теории и да се отворат нови перспективи во разбирањето на основните закони на природата.

Конечно, поради нивниот голем број и брзина и слабата интеракција со материјата, неутрините се исто така важни кандидати за објаснување на темната материја.

Како се откриваат неутрините?

Бидејќи неутрината се премногу мали за да се видат со голо око, дури и со повеќето различни типови на телескопи, научниците ја конструираа опсерваторијата IceCube во мразот на Антарктикот. Се состои од коцка мраз тешка милијарда тони, опремена со мрежа од над 5.000 замрзнати сензори.

Кога ќе детектираат неутрино, сензорите се палат и врз основа на распоредот на сензорите, истражувачите можат да ја одредат енергијата и насоката на неутриното што го создало блицот.

Телескопот генерира терабајт податоци секој ден, кои макотрпно ги анализираат над 350 луѓе во 58 институти.

IceCube, меѓу другото, има одделенија за истражување на космичките зраци и темната материја.

Со цел прецизно да ја конфигурираат работата на детекторот, научниците од IceCube ја истражуваат и глациологијата.