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Origine dei neutrini ad alta energia tracciata

Le origini dell'alta energia neutrino sono stati tracciati per la prima volta, risolvendo un importante mistero astronomico

Per capire e saperne di più energia o materia, lo studio delle misteriose particelle subatomiche è molto cruciale. I fisici guardano le particelle subatomiche - neutrini – acquisire una maggiore comprensione dei diversi eventi e processi da cui hanno avuto origine. Conosciamo le stelle e in particolare il sole studiando neutrini. C'è molto altro da imparare su universo e comprendere come funzionano i neutrini è il passo più importante per qualsiasi scienziato interessato alla fisica e all'astronomia.

Cosa sono i neutrini?

I neutrini sono particelle vaporose (e molto volatili) quasi prive di massa, prive di carica elettrica e possono attraversare qualsiasi tipo di materia senza alcuna alterazione in sé. I neutrini possono raggiungere questo obiettivo resistendo a condizioni estreme e ad ambienti densi come le stelle, pianeta e galassie. Una caratteristica importante dei neutrini è che non interagiscono mai con la materia circostante e questo li rende molto difficili da analizzare. Inoltre, esistono in tre “sapori”: elettrone, tau e muone e cambiano tra questi sapori quando oscillano. Questo è chiamato fenomeno del “mixing” e questa è l’area di studio più strana quando si conducono esperimenti sui neutrini. La caratteristica più forte dei neutrini è che portano informazioni uniche sulla loro esatta origine. Ciò è dovuto principalmente al fatto che, pur essendo altamente energetici, i neutrini non possiedono carica e quindi non vengono influenzati da campi magnetici di alcuna potenza. L'origine dei neutrini non è completamente nota. La maggior parte di essi proviene dal sole, ma un piccolo numero, soprattutto quelli con energie elevate, provengono da regioni più profonde spazio. Questo è il motivo per cui l’origine esatta di questi sfuggenti vagabondi era ancora sconosciuta e vengono chiamati “particelle fantasma”.

Origine del neutrino ad alta energia tracciata

In innovativi studi sui gemelli in astronomia pubblicati in Scienze, i ricercatori hanno tracciato per la prima volta l'origine di un neutrino spettrale, una particella subatomica, rinvenuta nelle profondità del ghiaccio dell'Antartide, dopo aver viaggiato per 3.7 miliardi di anni fino a raggiungere la Terra. pianeta Terra1,2. Questo lavoro è realizzato grazie alla collaborazione di oltre 300 scienziati e 49 istituzioni. I neutrini ad alta energia sono stati rilevati dal più grande rilevatore IceCube mai installato al Polo Sud dall’IceCube Neutrino Observatory in profondità negli strati di ghiaccio. Per raggiungere il loro obiettivo, sono stati praticati 86 fori nel ghiaccio, ciascuno profondo un miglio e mezzo, e distribuiti su una rete di oltre 5000 sensori di luce, coprendo così un'area totale di 1 chilometro cubo. Il rilevatore IceCube, gestito dalla National Science Foundation degli Stati Uniti, è un gigantesco rilevatore composto da 86 cavi che vengono inseriti in pozzi che si estendono fino al ghiaccio profondo. I rivelatori registrano la speciale luce blu che viene emessa quando un neutrino interagisce con un nucleo atomico. Furono rilevati molti neutrini ad alta energia, ma non furono rintracciabili finché non fu rilevato con successo un neutrino con un'energia di 300 trilioni di elettronvolt sotto una calotta di ghiaccio. Questa energia è quasi 50 volte più grande dell'energia dei protoni che attraversano il Large Hardon Collider, che è l'acceleratore di particelle più potente su questo pianeta. pianeta. Una volta effettuata questa rilevazione, un sistema in tempo reale ha raccolto e compilato metodicamente i dati, per l'intero spettro elettromagnetico, dai laboratori sulla Terra e in spazio sull'origine di questo neutrino.

Il neutrino è stato ricondotto con successo a un oggetto luminoso galassia conosciuto come il “blazer”. Blazer è un gigantesco attivo ellittico galassia con due getti che emettono neutrini e raggi gamma. Ha un caratteristico supermassiccio e ruota rapidamente buco nero al suo centro e il galassia si muove verso la Terra alla velocità della luce. Uno dei getti del blazer ha un carattere sfolgorante e luminoso e punta direttamente verso la terra dando questo galassia il suo nome. La giacca galassia si trova a sinistra della costellazione di Orione e questa distanza è di circa 4 miliardi di anni luce dalla Terra. Sia i neutrini che i raggi gamma sono stati rilevati dall'osservatorio e da un totale di 20 telescopi sulla Terra e in Terra. spazio. Questo primo studio1 ha dimostrato la rilevazione di neutrini e un secondo studio2 successivo ha dimostrato che il blazer galassia aveva prodotto questi neutrini anche nel 2014 e nel 2015. Il blazer è sicuramente una fonte di neutrini estremamente energetici e quindi anche di raggi cosmici.

Scoperta rivoluzionaria in astronomia

La scoperta di questi neutrini è un grande successo e può consentire lo studio e l'osservazione del universo in modo ineguagliabile. Gli scienziati affermano che questa scoperta potrebbe aiutarli a risalire, per la prima volta, all'origine dei misteriosi raggi cosmici. Questi raggi sono frammenti di atomi che scendono sulla Terra dall'esterno del sistema solare fiammeggiando alla velocità della luce. Sono accusati di causare problemi ai satelliti, ai sistemi di comunicazione, ecc. A differenza dei neutrini, i raggi cosmici sono particelle cariche, quindi i campi magnetici continuano a influenzare e cambiare il loro percorso e questo rende impossibile risalire alle loro origini. I raggi cosmici sono stati oggetto di ricerca in astronomia per molto tempo e sebbene siano stati scoperti nel 1912, i raggi cosmici rimangono un grande mistero.

In futuro, un osservatorio di neutrini su scala più ampia che utilizzi un’infrastruttura simile a quella utilizzata in questo studio potrà ottenere risultati più rapidi e si potranno effettuare più rilevazioni per svelare nuove fonti di neutrini. Questo studio, effettuato registrando molteplici osservazioni e prendendo conoscenza dei dati attraverso lo spettro elettromagnetico, è fondamentale per approfondire la nostra comprensione dello spettro elettromagnetico. universo i meccanismi fisici che lo governano. È un ottimo esempio di astronomia “multimessenger” che utilizza almeno due diversi tipi di segnale per esaminare il cosmo rendendolo più potente e preciso nel rendere possibili tali scoperte. Questo approccio ha contribuito a scoprire la collisione delle stelle di neutroni e anche onde gravitazionali nel recente passato. Ciascuno di questi messaggeri ci fornisce nuove conoscenze sul universo ed eventi potenti nell'atmosfera. Inoltre, può aiutare a comprendere meglio gli eventi estremi accaduti milioni di anni fa che hanno portato queste particelle a compiere il loro viaggio verso la Terra.

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{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

1.La collaborazione IceCube et al. 2018. Osservazioni multimessenger di un bagliore fiammeggiante coincidente con il neutrino ad alta energia IceCube-170922A. Scienze. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat1378

2.La collaborazione IceCube et al. 2018. Emissione di neutrini dalla direzione del blazar TXS 0506+056 prima dell'allerta IceCube-170922A. Scienze. 361 (6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890

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