Kosmisten säteiden alkuperä on ollut yksi fysiikan kestävimmistä mysteereistä, ja näyttää siltä, että se pysyy tällä tavalla jonkin aikaa pidempään. Yksi johtavista ehdokkaista kosmisten säteilyjen lähteeksi on gammasätepurskaukset, ja fyysikot toivoivat valtavan antarktisen ilmaisimen nimeltä IceCube Neutrino Observatory vahvistavan tämän teorian. Mutta yli 300 GRB: n havainnoista ei tullut näyttöä kosmisista säteistä. Lyhyesti sanottuna, kosmiset säteet eivät ole mitä ajattelimme olevan.
Mutta aivan kuten Thomas Edison, joka sanoi, että "jokainen väärin hylätty yritys on jälleen askel eteenpäin", fyysikot pitävät tätä viimeisintä havaintoa edistyksenä.
"Vaikka emme ole havainneet kosmisten säteiden lähtöpaikkaa, olemme ottaneet suuren askeleen kohti yhden johtavien ennusteiden sulkemista pois", sanoi IceCube-tutkija ja Wisconsinin yliopiston Madison-fysiikan professori Francis Halzen.
Kosmiset säteet ovat sähköisesti varautuneita hiukkasia, kuten protoneja, jotka lyövät maapalloa kaikista suunnista, sadan miljoonan kerran korkeampien energioiden kanssa kuin ihmisen tekemissä kiihdyttimissä. Tällaisten energiahiukkasten tuottamiseen tarvittavat intensiiviset olosuhteet ovat keskittyneet fyysikkojen kiinnostukseen kahteen potentiaaliseen lähteeseen: massiiviset mustat aukot aktiivisten galaksien keskuksissa ja gammasätepurskaukset (GRB), gammasäteiden välähdykset, jotka liittyvät erittäin energisiin räjähdyksiin, jotka on havaittu kaukaisissa galakseissa.
IceCube käyttää neutriinoja, joiden uskotaan seuraavan kosmisen säteen tuotantoa, näiden kahden teorian tutkimiseksi. Nature-lehden 19. huhtikuuta julkaistussa lehdessä IceCube-tutkijat kuvaavat havaittujen 300 gammasäteen purskeesta emittoituneiden neutriinojen etsintää, viimeksi sattumanvaraisesti SWIFT- ja Fermi-satelliittien kanssa, toukokuun 2008 ja huhtikuun 2010 välillä. Yllättäen, he ei löytynyt - tulosta, joka on ristiriidassa 15 vuoden ennusteiden kanssa ja haastaa yhden kahdesta johtavasta teoriasta korkeimman energian kosmisten säteiden alkuperälle.
Ilmaisin etsii korkeaa energiaa (teraelektronvoltti; 1012-elektronvolttia) neutriinoja, ja heidän työryhmänsä ilmoitti löytäneensä GRB-arvoihin liittyvän energisen neutriinonvuon ylärajan, joka on vähintään 3,7-kertainen ennusteiden alapuolella. Tämä tarkoittaa, että kumpikaan GRB: stä ei ole ainoa kosmisten säteiden lähde, jonka energiat ovat yli 1018sähkövolttia, tai neutriinotuotannon hyötysuhde on paljon alhaisempi kuin on ennustettu. Joka tapauksessa, tutkijoiden mukaan, nykyiset teoriat kosmisäteen ja neutriinojen tuotannosta GRB: ssä on tarkistettava. "Tämän neutriinohaun tulos on merkittävä, koska meillä on ensimmäistä kertaa väline, jolla on riittävä herkkyys uuden avaamiseksi. ikkuna kosmisen säteen tuotantoon ja GRB: n sisäisiin prosesseihin ", sanoi IceCuben tiedottaja ja Marylandin yliopiston fysiikan professori Greg Sullivan. "Neutriinojen odottamaton puuttuminen GRB: stä on pakottanut arvioimaan uudelleen kosmisten säteiden ja neutriinojen tuotannon teorian GRB: n palopallossa ja mahdollisesti sen teorian, että korkean energian kosmiset säteet syntyvät palloissa." IceCube on hiukkasten ilmaisin Etelänapa, joka tallentaa lähes massaton neutriinojen vuorovaikutukset. Laitteet tarkkailevat neutriinoja havaitsemalla heikko sininen valo, joka syntyy neutriinovuorovaikutuksissa jään kanssa. Neutrinot voivat helposti kulkea ihmisten, seinien tai kokonaisten planeettojen, kuten maan, kautta. IceCube on rakennettu valtavassa mittakaavassa niiden harvinaisten vuorovaikutusten havaitsemiseksi. Yksi kuutikilometri jäätikköjäätä, joka riittää sopimaan Gizan suureen pyramidiin 400 kertaa, varustetaan 5 160 optisella anturilla, jotka on upotettu jopa 2,5 kilometrin syvyyteen jäähän. GRB: t, maailmankaikkeuden voimakkaimmat räjähdykset, havaitaan yleensä ensin satelliittien avulla X: n avulla. - säteet ja / tai gammasäteet. GRB: t nähdään noin kerran päivässä, ja ovat niin kirkkaita, että ne voidaan nähdä puolivälissä näkyvän universumin poikki. Räjähdykset kestävät yleensä vain muutaman sekunnin, ja tämän lyhyen ajanjakson aikana ne voivat ylittää kaiken muun maailmankaikkeudessa. Tiedemiesten mukaan parannettu teoreettinen ymmärrys ja enemmän kilpailevan IceCube-ilmaisimen tietoja auttavat tutkijoita ymmärtämään paremmin kosmisen säteen tuotannon mysteeriä. IceCube kerää parhaillaan enemmän tietoja viimeistellyn, paremmin kalibroidun ja paremmin ymmärrettävän ilmaisimen avulla.IceCube toimii 250 fyysikon ja insinöörin yhteistyössä Yhdysvalloista, Saksasta, Ruotsista, Belgiasta, Sveitsistä, Japanista, Kanadasta, Uudesta-Seelannista, Australiasta ja Barbados.Lisätietoja IceCubesta.
Lähde: IceCube / Wisconsinin yliopisto
