В Антарктиде обнаружены призрачные частицы внегалактической природы

Обсерватория, расположенная в глубинах антарктического льда, обнаружила призрачные, почти безмассовые частицы внегалактического происхождения.

По словам исследователей, факт обнаружение этих космических нейтрино не только подтверждает их существование, но также проливает свет на происхождение космических лучей.

Нейтринная обсерватория IceCube состоит из 86 «нитей», проникающих на глубину от 1450 до 2450 м под лед вблизи Южного полюса. «Нити» оснащены оптическими детекторами, которые улавливают свет, источаемый частицами высокой энергии, в ледяном пространстве.

Нейтрино имеют чрезвычайно малые массы и настолько легко проходят сквозь материю, что даже блок свинца с шириной в световой год, не смог бы их остановить. Эти неуловимые частицы производятся источниками высокой энергии: взрывающимися звездами, черными дырами и галактическими ядрами.

Несмотря на то, что такие частицы не взаимодействуют в значительной мере с материей, отдельные из них случайно могут попасть в атомное ядро на Земле. Когда это происходит, нейтрино образовывает частицу под названием мюон. Именно их ученые и пытаются обнаружить при поиске нейтрино: мюоны двигаются со скоростью выше скорости света в твердой материи (в данном случае ею выступает лед) и генерируют световые волны, называемые излучением Черенкова. Кроме того, они указывают на пути нейтрино.

Первые нейтрино, образовавшиеся за пределами нашей галактики, обсерватории IceCube удалось обнаружить еще в 2013 году. Данное исследование возглавили ученые из Висконсинского университета в Мадисоне. Однако чтобы подтвердить данное открытие, исследователи должны были убедиться в том, что источниками этих нейтрино являются объекты, расположенные за пределами нашей Галактики. Для этого они начали поиски нейтрино, подобных в энергетическом плане, которые прилетели бы с одинаковой скоростью с разных сторон. Это означало бы, что частицы не зависят от вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, и доказывало бы, что их источник находится за пределами галактики.

Ученые также должны были отсеять мюоны, созданные в момент столкновения космических лучей с атмосферой планеты.

За двухлетний период, с мая 2010 года по май 2012 года, обсерватория обнаружила более 35 000 нейтрино. 20 из них обладали достаточно высокой энергией, чтобы можно было предположить их космическое происхождение.

Эти 20 нейтрино прилетели с противоположного направления, но примерно с той же скоростью, что и аналогичные нейтрино, зафиксированные в ходе более ранних исследованиях. Это означает, что суточное и годовое вращение Земли не оказывает своего влияния на частицы. Полученные результаты дали основание утверждать внегалактическое происхождение нейтрино.

Эти наблюдения также позволили ученым выяснить и кое-что другое: энергия мюонных нейтрино, а также их количество не соответствуют нескольким моделям их происхождения. Ученые не углубляются в данный вопрос в последнем исследовании, однако полученные данные показывают, что источниками этих мюонных нейтрино, вероятно, являются не всплески гамма-излучения. Также, по мнению ученых, скорее всего, непричастны к их образованию и активные галактические ядра. Чтобы сказать наверняка, что именно выступает источниками мюонных нейтрино, ученым еще предстоит подтвердить и опровергнуть ряд гипотез.

Результаты последнего исследования представлены во вчерашнем выпуске журнала Physical Review Letters.

Источник