高エネルギーの起源 ニュートリノ 初めて追跡され、重要な天文学の謎が解決されました
理解し、学ぶために エネルギー または問題、神秘的な亜原子粒子の研究は非常に重要です。 物理学者は亜原子粒子を調べます– ニュートリノ – さまざまな出来事やその起源となったプロセスをさらに理解するため。私たちは勉強することで星、特に太陽について知っています。 ニュートリノ。について学ぶべきことはまだたくさんあります 宇宙 そしてニュートリノがどのように機能するかを理解することは、物理学と天文学に興味のある科学者にとって最も重要なステップです。
ニュートリノとは何ですか？
ニュートリノは、質量も電荷もほとんど持たない蒸気状の (そして非常に揮発性の) 粒子であり、それ自体は変化せずにあらゆる種類の物質を通過できます。ニュートリノは、星のような極端な条件や高密度の環境に耐えることでこれを達成できます。 惑星 & 銀河。ニュートリノの重要な特性は、周囲の物質と決して相互作用しないことであるため、ニュートリノの分析は非常に困難です。また、それらは電子、タウ、ミューオンの 3 つの「フレーバー」で存在し、振動中にこれらのフレーバーの間で切り替わります。これは「混合」現象と呼ばれ、ニュートリノの実験を行う際の最も奇妙な研究分野です。ニュートリノの最も強力な特徴は、ニュートリノの正確な起源に関する独自の情報を保持していることです。これは主に、ニュートリノは非常にエネルギーが高いにもかかわらず、電荷を持たないため、いかなる力の磁場にも影響を受けないためです。ニュートリノの起源は完全にはわかっていません。それらのほとんどは太陽から来ていますが、特に高いエネルギーを持つものは少数ですが、地球のより深い領域から来ています。 スペース。これが、これらのとらえどころのない放浪者の正確な起源がまだ不明であり、「ゴースト粒子」と呼ばれる理由です。
追跡された高エネルギーニュートリノの起源
天文学における画期的な双生児研究で 科学研究者らは、3.7億年かけて南極の氷の奥深くで発見された幽霊のような素粒子ニュートリノの起源を初めて追跡した。 惑星 当社1,2。この研究は、300 人を超える科学者と 49 の機関の協力によって達成されました。高エネルギーニュートリノは、アイスキューブニュートリノ観測所が南極に設置した史上最大のアイスキューブ検出器によって、氷の層の奥深くに検出されました。目標を達成するために、深さ 86 マイルの氷に 5000 個の穴が開けられ、1 個を超える光センサーのネットワーク上に広がり、総面積 86 立方キロメートルをカバーしました。米国国立科学財団が管理する IceCube 検出器は、深氷まで伸びるボーリング孔に設置された 300 本のケーブルで構成される巨大な検出器です。検出器は、ニュートリノが原子核と相互作用するときに放出される特別な青色光を記録します。多くの高エネルギーニュートリノが検出されましたが、氷床の下で 50 兆電子ボルトのエネルギーを持つニュートリノの検出に成功するまで、それらを追跡することはできませんでした。このエネルギーは、この装置の最も強力な粒子加速器である大型ハードン衝突型加速器を循環する陽子のエネルギーよりもほぼ XNUMX 倍大きいです。 惑星。この検出が完了すると、リアルタイム システムが地球上および地球上の研究所から、電磁スペクトル全体のデータを体系的に収集して編集しました。 スペース このニュートリノの起源について。
ニュートリノは発光体にまで遡ることに成功した 銀河 通称「ブレザー」。ブレザーは巨大な楕円形のアクティブです 銀河 ニュートリノとガンマ線を放出する2つのジェットを備えています。独特の超大質量と高速回転を持っています。 ブラックホール その中心と、 銀河 光の速度で地球に向かって移動します。ブレザーの噴流の 1 つは、非常に明るい性質を持ち、地球に直接向けられており、これを与えています。 銀河 その名前。ブレザー 銀河 オリオン座の左側に位置し、この距離は地球から約 4 億光年です。ニュートリノとガンマ線の両方が天文台と地球上と地球上の合計 20 台の望遠鏡によって検出されました。 スペース。この最初の研究 1 ではニュートリノの検出が示され、その後の 2 番目の研究 XNUMX ではブレザー 銀河 これらのニュートリノは、2014 年と 2015 年にも発生していました。ブレザーは間違いなく非常に高エネルギーのニュートリノの発生源であり、したがって宇宙線の発生源でもあります。
天文学における画期的な発見
これらのニュートリノの発見は大きな成功であり、ニュートリノの研究と観察が可能になる可能性があります。 宇宙 比類のない方法で。科学者らは、この発見は神秘的な宇宙線の起源を初めて追跡するのに役立つかもしれないと述べている。これらの光線は、太陽系の外から光の速さで地球に降り注ぐ原子の破片です。それらは衛星や通信システムなどに問題を引き起こすとして非難されています。ニュートリノとは対照的に、宇宙線は荷電粒子であるため、磁場が影響を与え続け、その経路を変更し続けるため、その起源を追跡することは不可能です。宇宙線は天文学において古くから研究の対象となっており、1912年に発見されましたが、依然として大きな謎のままです。
将来的には、この研究で使用されたものと同様のインフラストラクチャを使用した大規模なニュートリノ観測所がより迅速な結果を達成し、新しいニュートリノ発生源を解明するためにより多くの検出を行うことができるでしょう。複数の観察を記録し、電磁スペクトル全体にわたるデータを認識することによって行われるこの研究は、 宇宙 それを支配する物理学のメカニズム。これは、少なくとも 2 つの異なるタイプの信号を使用して宇宙を調べる「マルチメッセンジャー」天文学の代表的な例であり、そのような発見を可能にする上でより強力かつ正確になります。このアプローチは、中性子星の衝突の発見に役立ち、また 重力波 最近のこと。これらのメッセンジャーはそれぞれ、私たちに、 宇宙 大気中の強力なイベント。また、これらの粒子が地球に到達するきっかけとなった数百万年前に起こった極端な出来事についての理解を深めるのにも役立ちます。
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ソース
1.IceCubeコラボレーション他2018.高エネルギーニュートリノIceCube-170922Aと一致するフレアブレーザーのマルチメッセンジャー観測。 科学。 361（6398）。 https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2.IceCubeコラボレーション他2018.IceCube-0506Aアラートの前のブレーザーTXS056 +170922の方向からのニュートリノ放出。 科学。 361（6398）。 https://doi.org/10.1126/science.aat2890
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