A kozmikus sugarak eredete a fizika egyik legtartósabb rejtélye volt, és úgy tűnik, hogy egy ideig tovább marad ezen a módon. Az egyik vezető jelölt arra, ahonnan a kozmikus sugarak származnak, a gammasugár-robbanás, és a fizikusok azt remélték, hogy az IceCube Neutrino Observatory nevű hatalmas antarktiszi detektor megerősíti ezt az elméletet. De a 300 GRB-nél több megfigyelés nem mutatott bizonyítékot a kozmikus sugarakra. Röviden: a kozmikus sugarak nem olyanok, amire gondoltuk.
De ugyanúgy, mint Thomas Edison, aki kijelentette, hogy „minden rossz kísérlet egy újabb lépés előre”, a fizikusok ezt a legfrissebb megállapítást haladásnak tekintik.
"Noha nem fedeztük fel, hogy a kozmikus sugarak honnan származnak, jelentős lépést tettünk az egyik vezető előrejelzés kizárása felé" - mondta az IceCube vezető kutatója és a Wisconsini Egyetem Madison fizikaprofesszora, Francis Halzen.
A kozmikus sugarak olyan elektromosan töltött részecskék, mint például a protonok, amelyek minden irányból megütik a Földet, és százmilliószor nagyobb energiával rendelkeznek, mint az ember által létrehozott gyorsítókban. Az ilyen energikus részecskék előállításához szükséges intenzív körülmények a fizikusok két potenciális forrás iránti érdeklődésére összpontosítottak: az aktív galaxisok középpontjában lévő hatalmas fekete lyukak és a gammasugár-felrobbantások (GRB-k), a gamma-sugarak villogásai, amelyek rendkívül energikus robbanásokkal járnak, amelyeket megfigyelték távoli galaxisokban.
Az IceCube a két elmélet feltárása érdekében neutrinokat használ, amelyekről úgy gondolják, hogy kísérik a kozmikus sugarak előállítását. A Nature folyóirat április 19-i számában közzétett cikkben az IceCube tudósai leírják a megfigyelt 300 gammasugár-törés által kibocsátott neutrínók keresését, utoljára a SWIFT és a Fermi műholdakkal egybeesésben, 2008. május és 2010. április között. Meglepő módon nem talált - olyan eredmény, amely ellentmond a 15 éves előrejelzéseknek, és kihívást jelent a két vezető elmélet közül, amelyek a legnagyobb energiájú kozmikus sugarak eredetét mutatják.
Az érzékelő nagy energiát keres (teraelektronvolt; 1012-elektronvoltó) neutrinók, és a tanulmányukban a csapat azt mondta, hogy a GRB-kkel kapcsolatos energetikai neutrinók fluxusának felső határát legalább 3,7-es tényezővel meghaladják a vártnál. Ez azt jelenti, hogy egyik GRB sem a 10-nél nagyobb energiájú kozmikus sugarak egyetlen forrása18elektronvoltokkal, vagy a neutrino termelés hatékonysága sokkal alacsonyabb, mint amire számítottak. Akárhogy is, állítják a tudósok, a GRB-kben a kozmikus sugárzás és a neutrinótermelés jelenlegi elméleteit felül kell vizsgálni. "Ennek a neutrinokeresésnek az eredménye jelentős, mivel először van olyan eszköz, amelynek elegendő érzékenysége van egy új ablak a kozmikus sugarak előállításáról és a GRB belső folyamatairól "- mondta az IceCube szóvivője és Greg Sullivan, a Marylandi Egyetem fizikai professzora. "A GRB-k váratlan hiánya kényszerítette a kozmikus sugarak és a neutrínók előállításának elméletének újraértékelését egy GRB tűzgolyóban, és valószínűleg azt az elméletet, hogy a nagy energiájú kozmikus sugarak generálódnak a tűzgolyókban." Az IceCube részecskedetektor a Déli pólus, amely egy szinte tömeg nélküli neutrinó kölcsönhatásait rögzíti. A műszerek megfigyelik a neutrínókat azáltal, hogy felismerik a jégben zajló neutrino interakciók során keletkező halványkék fényt. A neutronok könnyen áthaladhatnak emberekön, falakon vagy egész bolygókon, mint a Föld. A ritka interakciók felismerése érdekében az IceCube hatalmas skálán épül fel. Egy köbkilométernyi jégjég, amely elegendő ahhoz, hogy 400-szor elférjen a gíai nagy piramisban, 5160 optikai érzékelővel vannak felszerelve, amelyek a jégbe 2,5 kilométer mélyen be vannak ágyazva. A világegyetem legerősebb robbanásait a GRB-k általában először a műholdak segítségével észlelik - sugarak és / vagy gamma sugarak. A GRB-ket naponta kb. Egyszer látják, és olyan fényesek, hogy a látható világegyetem felénél is láthatók. A robbanások általában csak néhány másodpercig tartanak, és e rövid idő alatt megsérthetik az univerzum többi részét. A tudósok szerint a jobb elméleti megértés és a versenytárs IceCube detektor további adatai segítenek a tudósoknak jobban megérteni a kozmikus sugárzás rejtélyét. Az IceCube jelenleg több adatot gyűjt a véglegesített, jobban kalibrált és jobban érthető detektorral. Az IceCube-t 250 fizikus és mérnök közreműködésével működtetik az Egyesült Államokból, Németországból, Svédországból, Belgiumból, Svájcból, Japánból, Kanadából, Új-Zélandról, Ausztráliából és Barbados.További információ az IceCube-on.
Forrás: IceCube / Wisconsini Egyetem
