Nové rekordní neutrino: Vědci si lámou hlavu nad kosmickými zdroji!

Nové rekordní neutrino: Vědci si lámou hlavu nad kosmickými zdroji!

Detektor neutrin IceCube, který se nachází na jižním pólu a zasahuje až 2,5 kilometru hluboko do ledu, se od roku 2009 používá k výzkumu zdrojů kosmického záření. Vědci, včetně výzkumníků z Ruhr University Bochum, čelí výzvě, že většina detekovaných neutrin pochází ze zemské atmosféry. Tato skutečnost ztěžuje jasnou identifikaci kosmických zdrojů. Neutrina jsou známá jako „duchové částice“, protože procházejí hmotou, aniž by s ní interagovali. Ale IceCube nedávno udělal významný pokrok: Bylo detekováno extrémně vysokoenergetické kosmické neutrino s energií 220 petaelektron voltů, což je 22 kvadrilionkrát více než energie elektronu. Tento objev byl zachycen dalekohledem Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) ve Středozemním moři a představuje nový rekord v neutrinové astronomii poté, co IceCube dříve detekoval neutrina na 6,5 ​​petaelektronvoltů a 10 petaelektronvoltů.

Vědci nadále intenzivně pracují na určení původu těchto neutrin. Původ nedávno detekovaného neutrina a proces jeho generace jsou v současnosti nejasné, možnými zdroji by mohly být aktivní supermasivní černé díry nebo výbuchy supernov. Nabité částice, jako jsou protony, jsou vychylovány magnetickými poli, takže je obtížné vysledovat jejich původ. Prof. Dr. Anna Franckowiak, která vede pracovní skupinu pro astronomii s více vlnovými délkami a více posly, doufá, že objeví supernovu v Mléčné dráze, která by mohla produkovat velké množství neutrin.

Zlepšení metod detekce

Pro zlepšení detekce a analýzy neutrin vyvíjí tým IceCube nové technologie. V rámci přípravné fáze Gen2 upgradu IceCube, která má být dokončena do roku 2024, jsou vyvíjeny inteligentní čtecí systémy pro přenos dat a také nové, výkonnější optické senzory. Tyto senzory dokážou zachytit téměř třikrát více světla než současné modely. Dalším očekávaným pokrokem je použití 24pixelových senzorů místo jednopixelových senzorů a posunovačů vlnových délek pro zlepšení přenosu světla.

Metody strojového učení se také používají k efektivnější klasifikaci událostí neutrin. Tyto technologie umožňují zrychlené filtrování relevantních dat z měření, což týmu umožňuje zviditelnit i slabé signály. V roce 2023 byl zviditelněn neutrinový signál Mléčné dráhy, což je významný krok ve výzkumu.

Výzva kosmického záření

Navzdory svým úspěchům IceCube v minulosti neobjevil zdroj neutrin potřebného významu. Zdroj je považován za prokázaný pouze tehdy, je-li pravděpodobnost kosmického původu 1:1,7 milionu (5 sigma). Doposud bylo k blazaru přiřazeno neutrino s pravděpodobností 3 sigma, další neutrina detekovaná v roce 2022 a 2023 měla pravděpodobnosti 3,2 sigma, respektive 4,2 sigma, které byly spojeny s aktivním galaktickým jádrem. Pátrání po původu těchto částic však zůstává ústřední výzvou.

Kombinace výsledků různých výzkumných projektů, jako je již zmíněná spolupráce s KM3NeT a vylepšené metody detekce, by mohla v budoucnu osvětlit záhadné chování kosmického záření. Vědci jsou přesvědčeni, že další vývoj v experimentu IceCube významně přispěje k našemu chápání vesmíru.