Происхождение космических лучей было одной из самых устойчивых загадок в физике, и похоже, что так будет еще долго. Одним из главных кандидатов на то, откуда происходят космические лучи, являются гамма-всплески, и физики надеялись, что огромный антарктический детектор под названием нейтринная обсерватория IceCube подтвердит эту теорию. Но наблюдения более 300 гамма-всплесков не подтвердили наличие космических лучей. Короче говоря, космические лучи - это не то, что мы думали.
Но точно так же, как Томас Эдисон, который сказал, что «каждая отклоненная неправильная попытка - это еще один шаг вперед», физики рассматривают это последнее открытие как прогресс.
«Хотя мы не обнаружили, откуда происходят космические лучи, мы сделали важный шаг в направлении исключения одного из ведущих предсказаний», - сказал главный исследователь IceCube и профессор физики Висконсинского университета в Мэдисоне Фрэнсис Халзен.
Космические лучи - это электрически заряженные частицы, такие как протоны, которые падают на Землю со всех сторон, с энергиями, в сто миллионов раз превышающими энергии, созданные в ускорителях, созданных человеком. Интенсивные условия, необходимые для генерации таких энергичных частиц, сфокусировали интерес физиков на двух потенциальных источниках: массивных черных дырах в центрах активных галактик и гамма-всплесках (GRB), вспышках гамма-лучей, связанных с чрезвычайно энергичными взрывами, которые наблюдались в далеких галактиках.
IceCube использует нейтрино, которые, как полагают, сопровождают производство космических лучей, чтобы исследовать эти две теории. В статье, опубликованной в номере журнала Nature от 19 апреля, ученые IceCube описывают поиск нейтрино, испускаемых из 300 наблюдаемых гамма-всплесков, последний раз в совпадении со спутниками SWIFT и Fermi, в период с мая 2008 года по апрель 2010 года. Удивительно, но они не найдено - результат, который противоречит 15 годам предсказаний и ставит под сомнение одну из двух ведущих теорий происхождения космических лучей с наивысшей энергией.
Детектор ищет высокоэнергетические (тераэлектронвольт; 1012-электронвольт) нейтрино, и в их статье команда заявила, что они нашли верхний предел потока энергетических нейтрино, связанных с GRB, который по крайней мере в 3,7 раза ниже прогнозов. Это означает, что либо гамма-всплески не являются единственными источниками космических лучей с энергиями, превышающими 1018электронвольт, или эффективность производства нейтрино намного ниже, чем предполагалось. В любом случае, говорят ученые, наши нынешние теории образования космических лучей и нейтрино в гамма-всплесках необходимо будет пересмотреть ». Результат этого поиска нейтрино является значительным, потому что впервые у нас есть прибор с достаточной чувствительностью, чтобы открыть новый окно на производство космических лучей и внутренние процессы GRBs ", сказал пресс-секретарь IceCube и профессор физики Мэрилендского университета Грег Салливан. «Неожиданное отсутствие нейтрино в гамма-всплесках заставило пересмотреть теорию образования космических лучей и нейтрино в огненном шаре GRB и, возможно, теорию, согласно которой космические лучи высокой энергии генерируются в огненных шарах». IceCube - это детектор частиц в Южный полюс, который регистрирует взаимодействия почти безмассовых нейтрино. Приборы наблюдают нейтрино, обнаруживая слабый синий свет, возникающий при нейтринных взаимодействиях во льду. Нейтрино могут легко путешествовать через людей, стены или целые планеты, например Землю. Чтобы обнаружить их редкие взаимодействия, IceCube построен в огромном масштабе. Один кубический километр ледникового льда, достаточный для того, чтобы соответствовать 400 раз великой пирамиде в Гизе, оснащен 5160 оптическими датчиками, встроенными на глубину до 2,5 км. ГРБ, самые мощные взрывы во Вселенной, обычно сначала наблюдаются спутниками с использованием Х -излучения и / или гамма-лучи. GRB видны примерно один раз в день, и они настолько яркие, что их можно увидеть с середины видимой Вселенной. Взрывы обычно длятся всего несколько секунд, и в течение этого короткого времени они могут затмить все остальное во вселенной. Ученые утверждают, что улучшенное теоретическое понимание и больше данных с детектора конкурирующего IceCube помогут ученым лучше понять тайну образования космических лучей. В настоящее время IceCube собирает больше данных с помощью детализированного, лучше откалиброванного и более понятного детектора. Работой IceCube занимается 250 физиков и инженеров из США, Германии, Швеции, Бельгии, Швейцарии, Японии, Канады, Новой Зеландии, Австралии и Барбадос. Более подробная информация о IceCube.
Источник: IceCube / Университет Висконсина
