Νέο ρεκόρ νετρίνου: Οι επιστήμονες κάνουν γρίφο για τις κοσμικές πηγές!

Νέο ρεκόρ νετρίνου: Οι επιστήμονες κάνουν γρίφο για τις κοσμικές πηγές!

Ο ανιχνευτής νετρίνων IceCube, ο οποίος βρίσκεται στο Νότιο Πόλο και εκτείνεται έως και 2,5 χιλιόμετρα βαθιά μέσα στον πάγο, χρησιμοποιείται από το 2009 για την έρευνα των πηγών των κοσμικών ακτίνων. Οι επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Ρουρ στο Μπόχουμ, αντιμετωπίζουν την πρόκληση ότι τα περισσότερα από τα νετρίνα που ανιχνεύονται προέρχονται από την ατμόσφαιρα της Γης. Αυτό το γεγονός καθιστά δύσκολο τον ξεκάθαρο προσδιορισμό των κοσμικών πηγών. Τα νετρίνα είναι γνωστά ως «σωματίδια φάντασμα» επειδή περνούν μέσα από την ύλη χωρίς να αλληλεπιδρούν μαζί της. Αλλά το IceCube έκανε πρόσφατα μια σημαντική πρόοδο: Ανιχνεύτηκε ένα εξαιρετικά υψηλής ενέργειας κοσμικό νετρίνο με ενέργεια 220 πεταηλεκτρονίων βολτ, που είναι 22 τετρασεκατομμύρια φορές την ενέργεια ενός ηλεκτρονίου. Αυτή η ανακάλυψη καταγράφηκε από το Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) στη Μεσόγειο Θάλασσα και αντιπροσωπεύει ένα νέο ρεκόρ στην αστρονομία των νετρίνων, αφού το IceCube είχε προηγουμένως ανιχνεύσει νετρίνα στα 6,5 πεταηλεκτρονβολτ και 10 πεταηλεκτρονβολτ.

Οι ερευνητές συνεχίζουν να εργάζονται εντατικά για να προσδιορίσουν την προέλευση αυτών των νετρίνων. Η προέλευση του πρόσφατα ανιχνευθέντος νετρίνου και η διαδικασία δημιουργίας του είναι επί του παρόντος ασαφής, πιθανές πηγές θα μπορούσαν να είναι ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ή εκρήξεις σουπερνόβα. Τα φορτισμένα σωματίδια, όπως τα πρωτόνια, εκτρέπονται από μαγνητικά πεδία, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον εντοπισμό της προέλευσής τους. Η καθηγήτρια Δρ Anna Franckowiak, η οποία ηγείται της Ομάδας Εργασίας Αστρονομίας πολλαπλών μήκους κύματος και πολλαπλών αγγελιοφόρων, ελπίζει να ανακαλύψει έναν σουπερνόβα στον Γαλαξία μας που θα μπορούσε να παράγει μεγάλο αριθμό νετρίνων.

Βελτίωση των μεθόδων ανίχνευσης

Για τη βελτίωση της ανίχνευσης και της ανάλυσης των νετρίνων, η ομάδα του IceCube αναπτύσσει νέες τεχνολογίες. Ως μέρος της προκαταρκτικής φάσης Gen2 της αναβάθμισης του IceCube, η οποία έχει προγραμματιστεί να ολοκληρωθεί έως το 2024, αναπτύσσονται έξυπνα συστήματα ανάγνωσης για μετάδοση δεδομένων καθώς και νέοι, πιο ισχυροί οπτικοί αισθητήρες. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να συλλέξουν σχεδόν τρεις φορές περισσότερο φως από τα τρέχοντα μοντέλα. Η χρήση αισθητήρων 24 εικονοστοιχείων αντί αισθητήρων ενός εικονοστοιχείου και μετατοπιστών μήκους κύματος για τη βελτίωση της μετάδοσης του φωτός αναμένονται περαιτέρω πρόοδοι.

Οι μέθοδοι μηχανικής μάθησης χρησιμοποιούνται επίσης για την πιο αποτελεσματική ταξινόμηση γεγονότων νετρίνων. Αυτές οι τεχνολογίες επιτρέπουν το επιταχυνόμενο φιλτράρισμα των σχετικών δεδομένων από τις μετρήσεις, επιτρέποντας στην ομάδα να κάνει πιο ορατά ακόμη και αδύναμα σήματα. Το 2023, το σήμα νετρίνων του Γαλαξία έγινε ορατό, το οποίο είναι ένα σημαντικό βήμα στην έρευνα.

Η πρόκληση των κοσμικών ακτίνων

Παρά τις επιτυχίες του, το IceCube δεν έχει ανακαλύψει μια πηγή νετρίνων της απαιτούμενης σημασίας στο παρελθόν. Μια πηγή θεωρείται αποδεδειγμένη μόνο εάν η πιθανότητα κοσμικής προέλευσης είναι 1:1,7 εκατομμύρια (5 σίγμα). Μέχρι στιγμής, ένα νετρίνο με πιθανότητα 3 σίγμα είχε αντιστοιχιστεί σε ένα blazar, άλλα νετρίνα που ανιχνεύθηκαν το 2022 και το 2023 είχαν πιθανότητες 3,2 σίγμα και 4,2 σίγμα, αντίστοιχα, που συνδέονταν με έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα. Ωστόσο, η αναζήτηση για την προέλευση αυτών των σωματιδίων παραμένει μια κεντρική πρόκληση.

Ο συνδυασμός των αποτελεσμάτων από διάφορα ερευνητικά έργα, όπως η προαναφερθείσα συνεργασία με το KM3NeT και οι βελτιωμένες μέθοδοι ανίχνευσης, θα μπορούσε να ρίξει φως στη μυστηριώδη συμπεριφορά των κοσμικών ακτίνων στο μέλλον. Οι ερευνητές είναι βέβαιοι ότι οι περαιτέρω εξελίξεις στο πείραμα του IceCube θα συμβάλουν σημαντικά στην κατανόησή μας για το σύμπαν.