Ny rekord neutrino: Forskere pusler om kosmiske kilder!

Ny rekord neutrino: Forskere pusler om kosmiske kilder!

IceCube neutrinodetektoren, som er placeret på Sydpolen og strækker sig op til 2,5 kilometer dybt ned i isen, har været i brug siden 2009 til at forske i kilderne til kosmiske stråler. Forskere, herunder forskere fra Ruhr-universitetet i Bochum, står over for den udfordring, at de fleste af de opdagede neutrinoer kommer fra Jordens atmosfære. Dette faktum gør det vanskeligt klart at identificere de kosmiske kilder. Neutrinoer er kendt som "spøgelsespartikler", fordi de passerer gennem stof uden at interagere med det. Men IceCube gjorde for nylig et betydeligt fremskridt: En kosmisk neutrino med ekstrem høj energi blev detekteret med en energi på 220 petaelectron volt, hvilket er 22 quadrillioner gange energien af ​​en elektron. Denne opdagelse blev fanget af Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) i Middelhavet og repræsenterer en ny rekord i neutrino-astronomi, efter at IceCube tidligere har opdaget neutrinoer ved 6,5 petaelectronvolts og 10 petaelectronvolts.

Forskere fortsætter med at arbejde intensivt for at bestemme oprindelsen af ​​disse neutrinoer. Oprindelsen af ​​den nyligt opdagede neutrino og processen med dens generation er i øjeblikket uklar, mulige kilder kan være aktive supermassive sorte huller eller supernovaeksplosioner. Ladede partikler, såsom protoner, afbøjes af magnetiske felter, hvilket gør det vanskeligt at spore deres oprindelse. Prof. Dr. Anna Franckowiak, som leder Multi-Wavelength and Multi-Messenger Astronomy Working Group, håber at opdage en supernova i Mælkevejen, der kan producere et stort antal neutrinoer.

Forbedring af detektionsmetoder

For at forbedre detektion og analyse af neutrinoer udvikler IceCube-teamet nye teknologier. Som en del af Gen2-indledende fase af IceCube-opgraderingen, som efter planen skal være færdig i 2024, udvikles intelligente udlæsningssystemer til datatransmission samt nye, mere kraftfulde optiske sensorer. Disse sensorer kan opsamle næsten tre gange så meget lys som nuværende modeller. Brugen af ​​24-pixel sensorer i stedet for single-pixel sensorer og bølgelængdeskiftere for at forbedre lystransmission er yderligere fremskridt, der forventes.

Maskinlæringsmetoder bruges også til at klassificere neutrinohændelser mere effektivt. Disse teknologier muliggør accelereret filtrering af relevante data fra målingerne, hvilket gør det muligt for teamet at gøre selv svage signaler mere synlige. I 2023 blev Mælkevejens neutrinosignal gjort synligt, hvilket er et væsentligt skridt i forskningen.

Udfordringen med kosmiske stråler

På trods af sine succeser har IceCube ikke tidligere opdaget en neutrinokilde af den nødvendige betydning. En kilde anses kun for bevist, hvis sandsynligheden for en kosmisk oprindelse er 1:1,7 millioner (5 sigma). Indtil videre er en neutrino med en sandsynlighed på 3 sigma blevet tildelt en blazar, andre neutrinoer opdaget i 2022 og 2023 havde sandsynligheder på henholdsvis 3,2 sigma og 4,2 sigma, som var forbundet med en aktiv galaktisk kerne. Ikke desto mindre er søgen efter disse partiklers oprindelse en central udfordring.

Kombinationen af ​​resultaterne fra forskellige forskningsprojekter, såsom det førnævnte samarbejde med KM3Net og de forbedrede detektionsmetoder, kan kaste lys over kosmiske strålers mystiske adfærd i fremtiden. Forskerne er overbeviste om, at yderligere udvikling i IceCube-eksperimentet vil yde et væsentligt bidrag til vores forståelse af universet.