Origjina e energjisë së lartë neutrino janë gjurmuar për herë të parë, duke zgjidhur një mister të rëndësishëm astronomik
Për të kuptuar dhe mësuar më shumë energji ose materie, studimi i grimcave misterioze nën-atomike është shumë i rëndësishëm. Fizikanët shikojnë grimcat nën-atomike - neutrinot – për të kuptuar më tej ngjarjet dhe proceset e ndryshme nga e kanë origjinën. Ne dimë për yjet dhe veçanërisht diellin duke studiuar neutrinot. Ka shumë më tepër për të mësuar rreth univers dhe të kuptuarit se si funksionojnë neutrinot është hapi më i rëndësishëm për çdo shkencëtar të interesuar në fizikë dhe astronomi.
Çfarë janë neutrinot?
Neutrinot janë grimca avullore (dhe shumë të paqëndrueshme) me pothuajse asnjë masë, pa ngarkesë elektrike dhe ato mund të kalojnë nëpër çdo lloj lënde pa asnjë ndryshim në vetvete. Neutrinot mund ta arrijnë këtë duke përballuar kushte ekstreme dhe mjedise të dendura si yjet, planet galaktikat. Një tipar i rëndësishëm i neutrinos është se ata kurrë nuk ndërveprojnë me lëndën në rrethinën e tyre dhe kjo i bën ata shumë sfidues për t'u analizuar. Gjithashtu, ato ekzistojnë në tre "shije" - elektron, tau dhe muon dhe kalojnë midis këtyre shijeve kur ato janë në lëkundje. Ky quhet fenomeni "përzierje" dhe kjo është fusha më e çuditshme e studimit kur kryhen eksperimente mbi neutrinot. Karakteristikat më të forta të neutrinos është se ato përmbajnë informacion unik për origjinën e tyre të saktë. Kjo është kryesisht për shkak se neutrinot janë ndonëse shumë energjikë, ato nuk kanë ngarkesë, prandaj mbeten të paprekura nga fusha magnetike të çdo fuqie. Origjina e neutrinos nuk dihet plotësisht. Shumica e tyre vijnë nga dielli, por një numër i vogël, veçanërisht ato me energji të lartë vijnë nga rajone më të thella të hapësirë. Kjo është arsyeja që origjina e saktë e këtyre endacakëve të pakapshëm ishte ende e panjohur dhe ato quhen "grimca fantazmë".
Gjurmohet origjina e neutrinos me energji të lartë
Në studimet novator binjake në astronomi të botuar në Shkencë, studiuesit kanë gjurmuar për herë të parë origjinën e një neutrine të grimcave fantazmë nën-atomike e cila u gjet thellë në akull në Antarktidë pasi udhëtoi 3.7 miliardë vjet në planet Tokë1,2. Kjo punë është arritur nga një bashkëpunim i mbi 300 shkencëtarëve dhe 49 institucioneve. Neutrinot me energji të lartë u zbuluan nga detektori më i madh ndonjëherë i IceCube i vendosur në Polin e Jugut nga Observatori Neutrino IceCube thellë në shtresat e akullit. Për të arritur qëllimin e tyre, 86 vrima u shpuan në akull, secila një milje e gjysmë e thellë, dhe u shpërndanë në një rrjet prej më shumë se 5000 sensorësh drite duke mbuluar kështu një sipërfaqe totale prej 1 kilometër kub. Detektor IceCube, i menaxhuar nga Fondacioni Kombëtar i Shkencës i SHBA-së, është një detektor gjigant i përbërë nga 86 kabllo të vendosura në gropa që shtrihen deri në akull të thellë. Detektorët regjistrojnë dritën e veçantë blu e cila lëshohet kur një neutrino ndërvepron me një bërthamë atomike. Shumë neutrino me energji të lartë u zbuluan, por ato ishin të pagjurmueshme derisa një neutrino me një energji prej 300 trilionë elektron volt u zbulua me sukses nën një kapak akulli. Kjo energji është pothuajse 50 herë më e madhe se energjia e protoneve që qarkullojnë nëpër përplasësin e madh të Hardonit, i cili është përshpejtuesi më i fuqishëm i grimcave në këtë. planet. Pasi u krye ky zbulim, një sistem në kohë reale mblodhi dhe përpiloi në mënyrë metodike të dhëna, për të gjithë spektrin elektromagnetik, nga laboratorët në Tokë dhe në hapësirë rreth origjinës së kësaj neutrine.
Neutrinoja u gjurmua me sukses në një ndriçues Kashta e Kumtrit i njohur si "blazer". Blazer është një aktiv gjigant eliptik Kashta e Kumtrit me dy avionë të cilët lëshojnë neutrino dhe rreze gama. Ka një supermasiv të veçantë dhe që rrotullohet me shpejtësi vrimë e zezë në qendër të saj dhe Kashta e Kumtrit lëviz drejt Tokës me shpejtësinë e dritës. Një nga avionët e xhaketës ka një karakter të ndritshëm flakërues dhe drejton drejtpërdrejt në tokë duke e dhënë këtë Kashta e Kumtrit Emri i saj. Blazer Kashta e Kumtrit ndodhet në të majtë të konstelacionit të Orionit dhe kjo distancë është rreth 4 miliardë vite dritë nga Toka. Të dy neutrinot dhe rrezet gama u zbuluan nga observatori dhe gjithashtu gjithsej 20 teleskopë në Tokë dhe në hapësirë. Ky studim i parë1 tregoi zbulimin e neutrinos dhe një studim i dytë pasues2 tregoi se xhaketë sportive Kashta e Kumtrit i kishte prodhuar këto neutrino më herët edhe në 2014 dhe 2015. Blazeri është padyshim një burim i neutrinoteve jashtëzakonisht energjike dhe rrjedhimisht edhe i rrezeve kozmike.
Zbulim novator në astronomi
Zbulimi i këtyre neutrinos është një sukses i madh dhe mund të mundësojë studimin dhe vëzhgimin e tyre univers në mënyrë të pakrahasueshme. Shkencëtarët thonë se ky zbulim mund t'i ndihmojë ata të gjurmojnë, për herë të parë, origjinën e rrezeve misterioze kozmike. Këto rreze janë fragmente atomesh që zbresin në Tokë nga jashtë sistemit diellor duke ndezur me shpejtësinë e dritës. Ata fajësohen për shkaktimin e problemeve te satelitët, sistemet e komunikimit etj. Ndryshe nga neutrinot, rrezet kozmike janë grimca të ngarkuara, kështu që fushat magnetike vazhdojnë të ndikojnë dhe ndryshojnë rrugën e tyre dhe kjo e bën të pamundur gjurmimin e origjinës së tyre. Rrezet kozmike kanë qenë objekt i kërkimit në astronomi për një kohë të gjatë dhe megjithëse u zbuluan në vitin 1912, rrezet kozmike mbeten një mister i madh.
Në të ardhmen, një observator i neutrinos në një shkallë më të madhe duke përdorur infrastrukturë të ngjashme siç përdoret në këtë studim mund të arrijë rezultate më të shpejta dhe mund të bëhen më shumë zbulime për të zbuluar burime të reja neutrinos. Ky studim i bërë duke regjistruar vëzhgime të shumta dhe duke marrë parasysh të dhënat në të gjithë spektrin elektromagnetik është thelbësor për të çuar më tej kuptimin tonë të univers mekanizmat e fizikës që e drejtojnë atë. Është një ilustrim kryesor i astronomisë "me shumë mesazhe", e cila përdor të paktën dy lloje të ndryshme sinjalesh për të ekzaminuar kozmosin duke e bërë atë më të fuqishëm dhe më të saktë në bërjen e zbulimeve të tilla. Kjo qasje ka ndihmuar në zbulimin e përplasjes së yjeve neutron dhe gjithashtu valët gravitacionale në të kaluarën e afërt. Secili prej këtyre të dërguarve na ofron njohuri të reja rreth univers dhe ngjarje të fuqishme në atmosferë. Gjithashtu, mund të ndihmojë për të kuptuar më shumë rreth ngjarjeve ekstreme që ndodhën miliona vjet më parë duke vendosur këto grimca për të bërë udhëtimin e tyre në Tokë.
***
{Mund të lexoni punimin origjinal kërkimor duke klikuar lidhjen DOI të dhënë më poshtë në listën e burimeve të cituara}
Burimi (s)
1. Bashkëpunimi IceCube et al. 2018. Vëzhgimet me shumë mesazhe të një blazari ndezës përkon me neutrinën me energji të lartë IceCube-170922A. Shkencë. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2. Bashkëpunimi IceCube et al. 2018. Emetimi i neutrinos nga drejtimi i blazar TXS 0506+056 përpara alarmit IceCube-170922A. Shkencë. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
***
