Ученые обнаружили высокоэнергетическую, невероятно крошечную «призрачную» частицу, называемую нейтрино, летящую по антарктическому льду, и проследили ее происхождение до определенного блазара, объявили они сегодня, 12 июля.
Физики очень взволнованы детективной работой, которая рассказала им о месте рождения нейтрино. Но что, черт возьми, нейтрино в любом случае, и почему это важно, откуда эта штука появилась?
Нейтрино - это субатомная частица, такая же крошечная, как электрон, но без какого-либо заряда. Ученые знают, что нейтрино имеют небольшую массу, но они не могут точно определить, как мало. В результате нейтрино имеют тенденцию давать другим материям холодное плечо: они не очень часто взаимодействуют с окружающей средой, что затрудняет их обнаружение учеными. [Прослеживая нейтрино к его источнику: Открытие в картинках]
Тем не менее, они повсюду - ваше тело избивают около 100 триллионов нейтрино каждую секунду. И ученые считают, что странные частицы могут содержать ключ к некоторым из самых больших загадок во вселенной, включая то, почему материя победила антивещество в начале после Большого взрыва.
«Нейтрино потрясающие», - сказала Space.com Кейт Шолберг, физик элементарных частиц из Университета Дьюка в Северной Каролине. Она предвзята, так как она провела свою карьеру, изучая крошечные вещи, но это не делает ее неправильной. «Мы должны понимать их, если хотим понять все».
Новое исследование - маленький шаг для ученых, надеющихся сделать именно это. Открытие началось в нейтринной обсерватории IceCube возле Южного полюса в сентябре. Глубоко внутри ледяного покрова Антарктики сетка детекторов проследила путь одиночного нейтрино в 3D.
Путь был достаточно ясен, чтобы физики могли проследить путь нейтрино назад по прямой по всей вселенной. Менее чем через минуту они попросили астрономов всего мира повернуть свои телескопы в эту область неба и заметить, не видели ли они что-нибудь интригующее. И они, безусловно, сделали это - был блазар, массивный источник высокоэнергетического света, называемый гамма-излучением, точно в том же районе, и ученые смогли подтвердить блазар как источник нейтрино.
Процесс был возможен, потому что нейтрино, подобно фотонам света, могут пересекать чрезвычайно большие расстояния во Вселенной по прямым линиям, не отклоняясь от курса. Другие типы частиц высокой энергии не могут этого сделать, потому что они заряжены. «Они приходят сюда изо всех сил», - сказал Space.com Грэг Салливан, физик из Университета Мэриленда, который работает в нейтринной обсерватории IceCube и участвовал в новом исследовании. «Мы не можем отследить их туда, откуда они пришли».
Эта проблема беспокоила ученых около столетия, поскольку это означает, что они не могут определить, какие объекты создают какие типы высоко заряженных частиц. Разочарование побудило ученых открыть в 2010 году IceCube, единственный нейтринный детектор, достаточно большой для захвата частиц невероятно высокой энергии, рожденных за пределами нашей галактики.
«Нейтрино обещали, что в течение некоторого времени смогут наносить на карту небо, как если бы вы были светом, но при более высоких энергиях», - сказал Салливан. «Мы можем задавать вопросы или пытаться отвечать на вопросы, которые вы не могли бы иначе».
Астрономы уже используют нейтрино с более низкой энергией через сеть, управляемую Шолбергом, которая ожидает использовать взрыв нейтрино, чтобы обнаружить следующую сверхновую коллапса ядра в Млечном Пути.
Такая сверхновая в последний раз наблюдалась в 1987 году, до того, как появились современные детекторы нейтрино. Но когда взрывается следующий, Шолберг и ее коллеги хотят использовать нейтринный взрыв, чтобы вовремя предупредить астрономов, чтобы поймать легкую подпись. Сами нейтрино также расскажут ученым о том, что происходило во время события. «На самом деле в нейтрино может появиться черная дыра», - сказал Шолберг.
Это, как и новое исследование Blazar, стало бы прорывом в том, что ученые называют многозаходной астрономией, которая использует две или более различные категории данных, такие как световые фотоны, нейтрино и гравитационные волны. Чем больше типов данных, тем больше общей информации о том, что произошло.
«Это похоже на большую головоломку, и мы пытаемся заполнить кусочки», - сказал Салливан. «Видя картину как в разных энергиях, так и в разных частицах, мы действительно можем попытаться понять физику происходящего».
Но Салливан и его коллеги не хотят останавливаться на сегодняшнем объявлении. «Это только первый шаг», - сказал он, добавив, что физики надеются построить детектор нейтрино, даже больший, чем IceCube. «У нас есть намного больше, чтобы учиться и видеть».
