Új rekord neutrínó: A tudósok fejtörést okoznak a kozmikus forrásokon!

Új rekord neutrínó: A tudósok fejtörést okoznak a kozmikus forrásokon!

A Déli-sarkon található IceCube neutrínódetektort, amely akár 2,5 kilométer mélyen is benyúlik a jégbe, 2009 óta használják a kozmikus sugárzás forrásainak kutatására. A tudósok, köztük a bochumi Ruhr Egyetem kutatói azzal a kihívással néznek szembe, hogy az észlelt neutrínók többsége a Föld légköréből származik. Ez a tény megnehezíti a kozmikus források egyértelmű azonosítását. A neutrínókat „szellemrészecskéknek” nevezik, mivel anélkül haladnak át az anyagon, hogy kölcsönhatásba lépnének vele. Az IceCube azonban a közelmúltban jelentős előrelépést tett: egy rendkívül nagy energiájú kozmikus neutrínót észleltek, amelynek energiája 220 petaelektron volt, ami 22 kvadrilliószorosa egy elektron energiájának. Ezt a felfedezést a Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) rögzítette a Földközi-tengeren, és új rekordot jelent a neutrínócsillagászatban, miután az IceCube korábban 6,5 petaelektronvolt és 10 petaelektronvolt neutrínókat észlelt.

A kutatók továbbra is intenzíven dolgoznak ezen neutrínók eredetének meghatározásán. A nemrégiben észlelt neutrínó eredete és keletkezésének folyamata egyelőre tisztázatlan, lehetséges források aktív szupermasszív fekete lyukak vagy szupernóva-robbanások lehetnek. A feltöltött részecskéket, például a protonokat a mágneses mezők eltérítik, ami megnehezíti eredetük nyomon követését. Prof. Dr. Anna Franckowiak, a Multi-Wavelength and Multi-Messenger Csillagászati ​​Munkacsoport vezetője abban reménykedik, hogy felfedez egy szupernóvát a Tejútrendszerben, amely nagyszámú neutrínót termelhet.

Az észlelési módszerek fejlesztése

A neutrínók észlelésének és elemzésének javítása érdekében az IceCube csapata új technológiákat fejleszt. A tervek szerint 2024-re befejeződő IceCube fejlesztés Gen2 előzetes fázisának részeként intelligens adatkiolvasó rendszereket, valamint új, erősebb optikai érzékelőket fejlesztenek ki. Ezek az érzékelők csaknem háromszor annyi fényt tudnak begyűjteni, mint a jelenlegi modellek. További előrelépés várható az egypixeles szenzorok helyett 24 pixeles szenzorok és a fényáteresztés javítására szolgáló hullámhosszváltók használata.

A gépi tanulási módszereket a neutrínóesemények hatékonyabb osztályozására is használják. Ezek a technológiák lehetővé teszik a mérésekből származó releváns adatok gyorsított szűrését, lehetővé téve a csapat számára, hogy még a gyenge jeleket is jobban láthatóvá tegye. 2023-ban láthatóvá tették a Tejútrendszer neutrínójelét, ami jelentős lépés a kutatásban.

A kozmikus sugarak kihívása

Sikerei ellenére az IceCube a múltban nem fedezett fel megfelelő jelentőségű neutrínóforrást. Egy forrás csak akkor tekinthető bizonyítottnak, ha a kozmikus eredet valószínűsége 1:1,7 millió (5 szigma). Eddig egy 3 szigma valószínűségű neutrínót rendeltek egy blézárhoz, a többi 2022-ben és 2023-ban észlelt neutrínó 3,2 szigma, illetve 4,2 szigma valószínűségű volt, amelyek egy aktív galaktikus atommaghoz kapcsolódnak. Ennek ellenére továbbra is központi kihívás marad e részecskék eredetének felkutatása.

A különböző kutatási projektek eredményeinek, például a KM3NeT-vel már említett együttműködésnek és a továbbfejlesztett észlelési módszereknek a kombinációja fényt deríthet a kozmikus sugarak titokzatos viselkedésére a jövőben. A kutatók biztosak abban, hogy az IceCube kísérlet további fejlesztései jelentősen hozzájárulnak az univerzum megértéséhez.