მაღალი ენერგიის წარმოშობა ნეიტრინო პირველად იქნა მიკვლეული, მნიშვნელოვანი ასტრონომიული საიდუმლოს ამოხსნა
მეტის გასაგებად და გასაგებად ენერგიის ან მატერია, იდუმალი ქვეატომური ნაწილაკების შესწავლა ძალიან მნიშვნელოვანია. ფიზიკოსები უყურებენ ქვეატომურ ნაწილაკებს - neutrinos - შემდგომი გაგება სხვადასხვა მოვლენებისა და პროცესების შესახებ, საიდანაც ისინი წარმოიშვა. ჩვენ ვიცით ვარსკვლავების და განსაკუთრებით მზის შესახებ შესწავლით neutrinos. ამის შესახებ კიდევ ბევრი რამ არის გასაგებად სამყარო და იმის გაგება, თუ როგორ ფუნქციონირებს ნეიტრინო, ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაბიჯია ფიზიკითა და ასტრონომიით დაინტერესებული ნებისმიერი მეცნიერისთვის.
რა არის ნეიტრინო?
ნეიტრინო არის ორთქლოვანი (და ძალიან აქროლად) ნაწილაკები, რომლებსაც თითქმის არ აქვთ მასა, არ აქვთ ელექტრული მუხტი და მათ შეუძლიათ გაიარონ ნებისმიერი ტიპის მატერიაში, ყოველგვარი ცვლილების გარეშე. ნეიტრინოებს შეუძლიათ ამის მიღწევა ექსტრემალურ პირობებში და მკვრივ გარემოში, როგორიცაა ვარსკვლავები, პლანეტის მდე გალაქტიკები. ნეიტრინოების მნიშვნელოვანი თვისება ის არის, რომ ისინი არასოდეს ურთიერთობენ გარემოში არსებულ მატერიასთან და ეს მათ ანალიზს ძალიან რთულს ხდის. გარდა ამისა, ისინი არსებობენ სამ „არომატიდ“ - ელექტრონი, ტაუ და მიონი და ისინი რხევისას გადადიან ამ არომატებს შორის. ამას ეწოდება "შერევის" ფენომენი და ეს არის ყველაზე უცნაური კვლევის სფერო ნეიტრინოზე ექსპერიმენტების ჩატარებისას. ნეიტრინოების ყველაზე ძლიერი მახასიათებელია ის, რომ ისინი ატარებენ უნიკალურ ინფორმაციას მათი ზუსტი წარმოშობის შესახებ. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ ნეიტრინოები, თუმცა ძალზე ენერგიულები არიან, მათ არ გააჩნიათ მუხტი, ამიტომ მათზე გავლენას არ ახდენს ნებისმიერი სიმძლავრის მაგნიტური ველი. ნეიტრინოების წარმოშობა ბოლომდე არ არის ცნობილი. მათი უმეტესობა მზისგან მოდის, მაგრამ მცირე ნაწილი, განსაკუთრებით მაღალი ენერგიის მქონე, უფრო ღრმა რეგიონებიდან მოდის. სივრცეში. ეს არის მიზეზი იმისა, რომ ჯერ კიდევ უცნობი იყო ამ მიუწვდომელი მოხეტიალეების ზუსტი წარმომავლობა და მათ მოიხსენიებენ როგორც "მოჩვენების ნაწილაკებს".
მიკვლეულია მაღალი ენერგიის ნეიტრინოს წარმოშობა
ასტრონომიაში გამოქვეყნებულ ტყუპისცალკეულ კვლევებში მეცნიერებამკვლევარებმა პირველად აღმოაჩინეს მოჩვენებითი ქვეატომური ნაწილაკების ნეიტრინოს წარმოშობა, რომელიც ყინულის სიღრმეში აღმოაჩინეს ანტარქტიდაში მას შემდეგ, რაც მან 3.7 მილიარდი წელი იმოგზაურა. პლანეტის მიწა1,2. ეს სამუშაო მიღწეულია 300-ზე მეტი მეცნიერისა და 49 ინსტიტუტის თანამშრომლობით. მაღალენერგეტიკული ნეიტრინოები აღმოაჩინა ყინულის ფენების სიღრმეში IceCube Neutrino ობსერვატორიის მიერ სამხრეთ პოლუსზე შექმნილი ყველაზე დიდი ყინულის კუბის დეტექტორით. მათი მიზნის მისაღწევად, 86 ხვრელი გაბურღეს ყინულში, თითოეული ერთი და ნახევარი მილის სიღრმეზე და გავრცელდა 5000-ზე მეტი სინათლის სენსორისგან შემდგარ ქსელზე, რითაც დაფარა მთლიანი ფართობი 1 კუბური კილომეტრი. IceCube დეტექტორი, რომელსაც მართავს აშშ-ს ეროვნული სამეცნიერო ფონდი, არის გიგანტური დეტექტორი, რომელიც შედგება 86 კაბელისგან, რომლებიც ჩასმულია ჭაბურღილებში, რომელიც აგრძელებს ღრმა ყინულამდე. დეტექტორები აფიქსირებენ სპეციალურ ცისფერ შუქს, რომელიც გამოიყოფა ნეიტრინოს ატომის ბირთვთან ურთიერთქმედებისას. ბევრი მაღალი ენერგიის ნეიტრინო იქნა აღმოჩენილი, მაგრამ ისინი მიუკვლევარი იყო მანამ, სანამ ნეიტრინო 300 ტრილიონი ელექტრონ ვოლტის ენერგიის მქონე ყინულის თავსახურის ქვეშ წარმატებით იქნა აღმოჩენილი. ეს ენერგია თითქმის 50-ჯერ აღემატება პროტონების ენერგიას, რომლებიც ტრიალებს დიდ ჰარდონის კოლაიდერში, რომელიც არის ყველაზე ძლიერი ნაწილაკების ამაჩქარებელი. პლანეტის. როგორც კი ეს გამოვლენა გაკეთდა, რეალურ დროში სისტემა მეთოდურად აგროვებდა და აგროვებდა მონაცემებს მთელი ელექტრომაგნიტური სპექტრისთვის, დედამიწის ლაბორატორიებიდან და სივრცეში ამ ნეიტრინოს წარმოშობის შესახებ.
ნეიტრინო წარმატებით იქნა მიკვლეული მანათობელში galaxy ცნობილია როგორც "ბლეზერი". ბლეიზერი გიგანტური ელიფსური აქტიურია galaxy ორი ჭავლით, რომლებიც ასხივებენ ნეიტრინოს და გამა სხივებს. მას აქვს გამორჩეული სუპერმასიური და სწრაფად ტრიალი შავი ხვრელი მის ცენტრში და galaxy მოძრაობს დედამიწისკენ სინათლის სიჩქარით. ბლეიზერის ერთ-ერთი ჭავლი არის კაშკაშა ხასიათის და ის პირდაპირ დედამიწაზე მიუთითებს, რაც ამას აძლევს galaxy მისი სახელი. ბლეიზერი galaxy მდებარეობს ორიონის თანავარსკვლავედის მარცხნივ და ეს მანძილი დედამიწიდან დაახლოებით 4 მილიარდი სინათლის წელია. ორივე ნეიტრინო და გამა სხივები აღმოაჩინა ობსერვატორიამ და ასევე სულ 20 ტელესკოპმა დედამიწაზე და სივრცეში. ამ პირველმა კვლევამ1 აჩვენა ნეიტრინოების აღმოჩენა და მეორე შემდგომმა კვლევამ2 აჩვენა, რომ ბლეზერი galaxy მან შექმნა ეს ნეიტრინოები ადრე, ასევე 2014 და 2015 წლებში. ბლეზერი ნამდვილად არის უკიდურესად ენერგიული ნეიტრინოების და, შესაბამისად, კოსმოსური სხივების წყაროც.
ინოვაციური აღმოჩენა ასტრონომიაში
ამ ნეიტრინოების აღმოჩენა დიდი წარმატებაა და მას შეუძლია შესწავლა და დაკვირვება სამყარო შეუდარებლად. მეცნიერები აცხადებენ, რომ ეს აღმოჩენა მათ შესაძლოა დაეხმაროს იდუმალი კოსმოსური სხივების წარმოშობის აღმოჩენაში პირველად. ეს სხივები ატომების ფრაგმენტებია, რომლებიც დედამიწაზე მზის სისტემის გარედან ჩამოდიან და სინათლის სიჩქარით ანათებენ. მათ ადანაშაულებენ თანამგზავრებთან, საკომუნიკაციო სისტემებთან და ა.შ. პრობლემების გამოწვევაში. ნეიტრინოებისგან განსხვავებით, კოსმოსური სხივები დამუხტული ნაწილაკებია, ამიტომ მაგნიტური ველები განაგრძობენ გავლენას და ცვლის მათ გზას და ეს შეუძლებელს ხდის მათი წარმოშობის კვალს. კოსმოსური სხივები დიდი ხნის განმავლობაში იყო ასტრონომიის კვლევის საგანი და მიუხედავად იმისა, რომ ისინი აღმოაჩინეს 1912 წელს, კოსმოსური სხივები დიდ საიდუმლოდ რჩება.
მომავალში, ნეიტრინო ობსერვატორიას უფრო ფართო მასშტაბით, მსგავსი ინფრასტრუქტურის გამოყენებით, როგორც ამ კვლევაში იყო გამოყენებული, უფრო სწრაფ შედეგებს მიაღწია და მეტი აღმოჩენა შეიძლება ნეიტრინოების ახალი წყაროების გამოსავლენად. მრავალჯერადი დაკვირვების ჩაწერით და ელექტრომაგნიტური სპექტრის მონაცემების გაცნობით ჩატარებული ეს კვლევა გადამწყვეტია ჩვენი გაგების გასაგრძელებლად. სამყარო ფიზიკის მექანიზმები, რომლებიც მას მართავენ. ეს არის „მრავალგამგზავნი“ ასტრონომიის მთავარი ილუსტრაცია, რომელიც იყენებს სულ მცირე ორ სხვადასხვა ტიპის სიგნალს კოსმოსის შესასწავლად, რაც მას უფრო ძლიერს და ზუსტს ხდის ამგვარი აღმოჩენების შესაძლებელს. ამ მიდგომამ ხელი შეუწყო ნეიტრონული ვარსკვლავის შეჯახების აღმოჩენას და ასევე გრავიტაციული ტალღები ახლო წარსულში. თითოეული ეს მესინჯერი გვაწვდის ახალ ცოდნას ამის შესახებ სამყარო და ძლიერი მოვლენები ატმოსფეროში. ასევე, მას შეუძლია დაეხმაროს გაიგოს მეტი ექსტრემალური მოვლენების შესახებ, რომლებიც მოხდა მილიონობით წლის წინ, რომლებიც ამ ნაწილაკებს დედამიწაზე მოგზაურობისთვის აყენებენ.
***
{შეგიძლიათ წაიკითხოთ ორიგინალური კვლევითი ნაშრომი ციტირებულ წყარო(ებ)ის სიაში ქვემოთ მოცემულ DOI ბმულზე დაწკაპუნებით}
წყარო (ებ) ი
1.IceCube Collaboration და სხვ. 2018. მულტიმესენჯერული დაკვირვებები აალებული ბლაზარზე ემთხვევა მაღალი ენერგიის ნეიტრინოს IceCube-170922A. მეცნიერება. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2.IceCube Collaboration და სხვ. 2018. ნეიტრინოს ემისია Blazar TXS 0506+056-ის მიმართულებიდან IceCube-170922A გაფრთხილებამდე. მეცნიერება. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
***
