Maggio 27, 2024

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L’analisi dei neutrini IceCube collega la possibile fonte galattica di raggi cosmici

L’analisi dei neutrini IceCube collega la possibile fonte galattica di raggi cosmici
Ingrandisci / Rappresentazione artistica di una sorgente di neutrini cosmici che brilla sopra l’Osservatorio IceCube in Antartide. Sotto il ghiaccio ci sono rivelatori ottici che raccolgono segnali di neutrini.

IceCube/NSF

Dal momento che il fisico francese Pierre Auger ha proposto nel 1939 colui il quale Raggi cosmici Devono trasportare enormi quantità di energia e gli scienziati si sono interrogati su cosa potrebbe produrre questi potenti ammassi di protoni e neutroni che piovono sull’atmosfera terrestre. Un possibile mezzo per identificare tali sorgenti è annullare i percorsi che i neutrini cosmici ad alta energia intraprendono verso la Terra, poiché derivano da raggi cosmici che entrano in collisione con la materia o radiazioni, risultando in particelle che poi decadono in neutrini e raggi gamma.

Scienziati con cubetto di ghiaccio L’Osservatorio dei neutrini antartici ha ora analizzato un decennio di queste scoperte di neutrini e ha trovato prove che una galassia attiva chiamata Messier 77 (nota anche come Galassia del calamaro) è un forte candidato per un singolo emettitore di neutrini ad alta energia, secondo un nuova carta Pubblicato sulla rivista Science. Avvicina gli astrofisici un passo avanti alla risoluzione del mistero dell’origine dei raggi cosmici ad alta energia.

“Questa osservazione rappresenta l’alba della capacità di fare effettivamente l’astronomia dei neutrini”, Janet Conrad, membro IceCube del MIT Fisica APS. “Abbiamo lottato a lungo per vedere potenziali sorgenti di neutrini cosmici di altissimo interesse e ora ne abbiamo vista una. Abbiamo infranto una barriera”.

come tale Avvisaci primaE il neutrini Viaggia vicino alla velocità della luce. La poesia di John Updike del 1959, “ragazza cosmica“loda le due caratteristiche più distintive dei neutrini: non hanno carica e per decenni i fisici hanno pensato che non avessero massa (in realtà hanno pochissima massa). I neutrini sono le particelle subatomiche più abbondanti nell’universo, ma interagiscono raramente con qualsiasi tipo di materiale A. Siamo costantemente bombardati ogni secondo da milioni di queste minuscole particelle, eppure ci passano attraverso senza che noi ce ne accorgiamo. Ecco perché Isaac Asimov le chiamava “particelle fantasma”.

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Quando i neutrini interagiscono con le particelle nel ghiaccio antartico limpido, producono particelle secondarie che lasciano una scia di luce blu mentre viaggiano attraverso il rivelatore IceCube.
Ingrandisci / Quando i neutrini interagiscono con le particelle nel ghiaccio antartico limpido, producono particelle secondarie che lasciano una scia di luce blu mentre viaggiano attraverso il rivelatore IceCube.

Nicole R. Fuller, IceCube / NSF

Questa bassa velocità di reazione produce neutrini È molto difficile da rilevare, ma poiché è così leggero, può sfuggire senza impedimenti (e quindi in gran parte inalterato) scontrandosi con altre particelle di materia. Ciò significa che potrebbero fornire preziosi indizi agli astronomi sui sistemi distanti, rafforzati da ciò che può essere appreso con i telescopi in tutto lo spettro elettromagnetico, nonché dalle onde gravitazionali. Insieme, queste varie fonti di informazione sono state chiamate astronomia “Multiple Messenger”.

La maggior parte dei cacciatori di neutrini seppellisce i propri esperimenti nelle profondità della terra ed è meglio annullare le forti interferenze da altre fonti. Nel caso dell’IceCube, la collaborazione prevede una serie di sensori ottici delle dimensioni di una palla da basket sepolti in profondità nel ghiaccio dell’Antartide. In quelle rare occasioni in cui un neutrino transitorio interagisce con il nucleo di un atomo nel ghiaccio, la collisione produce particelle cariche che emettono luce ultravioletta e fotoni blu. Questi vengono catturati dai sensori.

Quindi IceCube è ben posizionato per aiutare gli scienziati a far progredire la loro conoscenza dell’origine dei raggi cosmici ad alta energia. Come Natalie Wolcoffer in modo convincente Spiegato in Quanta Nel 2021:

Un raggio cosmico è solo un nucleo atomico: un protone o un gruppo di protoni e neutroni. Tuttavia, i rari raggi cosmici noti come “raggi cosmici ultra energetici” hanno la stessa energia delle palline da tennis servite professionalmente. Sono milioni di volte più energetici dei protoni che orbitano attorno al tunnel circolare del Large Hadron Collider in Europa al 99,9999991% della velocità della luce. In effetti, il raggio cosmico più energico mai scoperto, soprannominato una particella “oh mio Dio”, ha colpito il cielo nel 1991 al 99,99999999999999999999999951 per cento della velocità della luce, dandogli l’energia di una palla da bowling che è caduta dall’altezza delle spalle all’altezza dei piedi .

Ma da dove hanno origine questi potenti raggi cosmici? Una delle possibilità forti Nuclei Galattici Attivi (AGNs), che si trova nel mezzo di alcune galassie. La sua energia ha origine dai buchi neri supermassicci al centro della galassia e/o dalla rotazione del buco nero.

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