Антарктическая обсерватория IceCube ищет «посланцев Вселенной»

    Нейтрино — это особые частицы, которые могут проходить почти через все что угодно на своем пути даже от самых удаленных областей Вселенной. Землю постоянно бомбардируют миллиарды нейтрино, которые проходят прямо через земной шар, дома, животных, людей — через все. Крайне редко они взаимодействуют с материей, но гигантский эксперимент IceCube, расположенный на Южном полюсе, может обнаруживать столкновения между […]

    Антарктическая обсерватория IceCube ищет «посланцев Вселенной»

    IceCube

    Нейтрино — это особые частицы, которые могут проходить почти через все что угодно на своем пути даже от самых удаленных областей Вселенной. Землю постоянно бомбардируют миллиарды нейтрино, которые проходят прямо через земной шар, дома, животных, людей — через все. Крайне редко они взаимодействуют с материей, но гигантский эксперимент IceCube, расположенный на Южном полюсе, может обнаруживать столкновения между нейтрино и атомами во льду, используя сеть детекторов. Результаты последних исследований из Института Нильса Бора, наряду с другими, выявили некоторые физические свойства экзотических и крайне малоизученных частиц.

    Нейтрино находятся среди наиболее распространенных в природе частиц. Их число значительно превышает число атомов во Вселенной, но мы крайне мало о них знаем. Нейтрино — это тип частиц, созданных в процессе Большого Взрыва и также производимых недрами Солнца и жестокими событиями вроде сверхновых. Нейтрино называют «призрачными частицами», потому что они практически не взаимодействуют с материей, спокойно проходя через нее.

    Ученые из 44 учреждений в 12 странах являются частью международного проекта IceCube, расположенного на Южном полюсе, изучающего эти таинственные частицы со странными свойствами.

    IceCube — это гигантский детектор частиц, расположенный в толще льда. Инструменты детектора ужаты в 86 кабелях, каждый с 60 цифровыми Optical Modules (чрезвычайно чувствительные датчики света). Каждый кабель опускается в яму, выплавленную на глубине 2,5 км подо льдом с помощью дрели с горячей водой. Детектор расположен глубоко под поверхностью — начинается с 1,5 км ниже поверхности льда и заканчивается на дне, на глубине 2,5 км.

    Огромные размеры детектора (порядка кубического километра) необходимы, потому что нейтрино крайне слабо взаимодействуют с материей, поэтому и с атомами льда они сталкиваются крайне редко. Когда такое столкновение происходит, рождается заряженная частица, испускающая излучение, которое можно обнаружить только с помощью чрезвычайно чувствительного цифрового оптического модуля.

    «В проекте IceCube мы зарегистрировали порядка 35 нейтрино, которые, скорее всего, пришли из отдаленных регионов космоса. Они обладают крайне высокой энергией и, поскольку не взаимодействовали ни с чем во время своего путешествия, могут переносить информацию из самых удаленных уголков Вселенной. В дополнение к редким космическим нейтрино мы также изучаем нейтрино, созданные в атмосфере Земли, с целью выявления физических свойств этих частиц», — говорит Джейсон Коскинен, глава IceCube Group в Институте Нильса Бора при Университете Копенгагена.

    Когда частицы (протоны) с высокой энергией — следствие бурных событий в космосе вроде сверхновых и квазаров — попадают в атмосферу Земли, образуется вспышка нейтрино, которая проходит через Землю. Нейтрино, образованные над Северным полюсом, проходят прямо через Землю, и очень небольшая их часть попадает в лед Южного полюса, где детектор IceCube регистрирует столкновения.

    Нейтрино — крайне легкие частицы, и долгие годы считалось, что у них совершенно отсутствует масса. В настоящее время считают, что существует три типа нейтрино (электронное, мюонное и тау-нейтрино) со своими специфическими массами, которые чрезвычайно малы — меньше одной миллионной массы электрона.

    «Нейтрино, которые рождаются в атмосфере над Северным полюсом, это в основном мюонные нейтрино. На своем пути через Землю, 13 000 км, мюонные нейтрино проходят через квантовые флуктуации, которые могут изменить их в другой тип нейтрино, тау-нейтрино, после чего их обнаружить IceCube на другом конце земного шара. Теперь мы можем изучать эти эффекты куда более подробно, чем раньше, и таким образом получать новые данные об их физических характеристиках», — объясняет Джейсон Коскинен.

    Исследовательская группа изучала атмосферные нейтрино в детекторе IceCube на Южном полюсе в течение трех лет и проанализировала 5200 взаимодействий между атмосферными нейтрино и атомами льда.

    «Мы подтвердили, что нейтрино подвергаются флуктуациям — даже на высоких уровнях энергиях — и выяснили, как именно они проявляют эти реакции. В нашем исследовании мы измеряли только мюонные нейтрино, и по сравнению с тем, сколько мюонных нейтрино образуется в атмосфере и проходит через Землю, мы наблюдаем на Южном полюсе ничтожную долю от этого. Объяснение в том, что мюонные нейтрино подвергаются квантовым флуктуациям, которые изменяют их в тау-нейтрино, которых мы уже не видим. Если бы они не менялись, мы бы наблюдали их все. Наши расчеты показывают, что 20% подвергаются квантовым флуктуациям и меняются из мюонных нейтрино в другой тип нейтрино по мере прохождения через Землю», — говорит Коскинен.

    Ну и зачем это все, спросите вы?

    «Мы хотим узнать больше об этих странных частицах, которые присутствуют повсюду во Вселенной и свойства которых мы до сих пор не понимаем в полной мере. Поскольку нейтрино приходят из космоса, мы могли бы использовать их в астрономических наблюдениях и получить новые знания о структуре Вселенной».

    Результаты работы были опубликованы в научном журнале Physical Reviews D.

    Возврат к списку

     
    Текст сообщения*
    Защита от автоматических сообщений
    Загрузить изображение
     



    Важные новости

    Персональная выставка Эмико Хоримото «Message of the Universal Love» («Послание вселенской любви»)

    4. Персональная выставка Эмико Хоримото «Message of the Universal Love» («Послание вселенской любви»)

    4 июля в Гродековском музее начнет работу персональная выставка Эмико Хоримото, которая проходит в рамках четвертого Международного фестиваля детского и молодежного творчества «Дальний Восток России и АТР: океан дружбы и мечты». Э. Хоримото входит в Ассоциацию японских художников и является сопредседателем международного жюри Фестиваля. 

    Собачья тема

    5. Собачья тема

    Все смешалось в Хабаровске. Жители выступают против отстрела бездомных животных. Предприниматель, занимающийся отловом, разрывает контракт с администрацией. Собак массово травят неизвестные лица. Новость о студентках живодерках из Хабаровска освещают все ведущие СМИ России. Собачья тема разделила общество


    «Кухня без границ – 2016» завершена!

    7. «Кухня без границ – 2016» завершена!

    Более 15 000 человек посетили презентации участников фестиваля, а жюри выбирало лучших.

    Кого, как и за что награждали на сцене Краевого Дворца Дружбы «Русь» узнал наш корреспондент.


    В Хабаровском крае нашли уникальную летающую лодку начала ХХ века

    8. В Хабаровском крае нашли уникальную летающую лодку начала ХХ века

    Гидроплан итальянского производства «Савойя С-16» был найден в ходе Рейда памяти «Ушедшие в туман». Уникальность самолета в том, что ни в одном музее мира не сохранились экземпляры этого типа, сообщает пресс-служба Приморской региональной молодежной общественной организации «ПО АвиаПоиск».


    В Хабаровске запрещено купаться

    10. В Хабаровске запрещено купаться

    В Хабаровске больше нет ни одного места, где разрешено купание. Во всех городских водоемах установлено превышение предельно допустимых концентраций опасных для здоровья веществ. Да и течение Амура в четыре раза выше нормы, которая безопасна для купания.


    Актуальные новости