Jauns neitrīno rekords: Zinātnieki neizprot kosmiskos avotus!

Jauns neitrīno rekords: Zinātnieki neizprot kosmiskos avotus!

IceCube neitrīno detektors, kas atrodas Dienvidpolā un iestiepjas līdz 2,5 kilometru dziļumam ledū, tiek izmantots kopš 2009. gada, lai pētītu kosmisko staru avotus. Zinātnieki, tostarp pētnieki no Rūras universitātes Bohumā, saskaras ar izaicinājumu, ka lielākā daļa atklāto neitrīno nāk no Zemes atmosfēras. Šis fakts apgrūtina skaidri noteikt kosmiskos avotus. Neitrīnus sauc par “spoku daļiņām”, jo tie iziet cauri matērijai, nesadarbojoties ar to. Taču IceCube nesen panāca ievērojamu progresu: tika atklāts ārkārtīgi augstas enerģijas kosmiskais neitrīno ar 220 petaelektronu voltu enerģiju, kas ir 22 kvadriljoni reižu lielāka nekā elektrona enerģija. Šo atklājumu Vidusjūrā tvēra Kilometer Cube neitrīno teleskops (KM3NeT), un tas ir jauns rekords neitrīno astronomijā pēc tam, kad IceCube iepriekš konstatēja neitrīnus ar 6,5 petaelektronvoltiem un 10 petaelektronvoltiem.

Pētnieki turpina intensīvi strādāt, lai noteiktu šo neitrīno izcelsmi. Nesen atklātā neitrīno izcelsme un tā rašanās process pašlaik ir neskaidri, iespējamie avoti varētu būt aktīvi supermasīvi melnie caurumi vai supernovas sprādzieni. Uzlādētas daļiņas, piemēram, protonus, novirza magnētiskie lauki, tāpēc ir grūti izsekot to izcelsmei. Profesore daktere Anna Frankoviča, kura vada Daudzviļņu garuma un vairāku vēstnešu astronomijas darba grupu, cer atklāt Piena ceļā supernovu, kas varētu radīt lielu skaitu neitrīno.

Atklāšanas metožu uzlabošana

Lai uzlabotu neitrīno noteikšanu un analīzi, IceCube komanda izstrādā jaunas tehnoloģijas. Kā daļa no IceCube jaunināšanas Gen2 provizoriskās fāzes, ko plānots pabeigt līdz 2024. gadam, tiek izstrādātas inteliģentas datu pārraides nolasīšanas sistēmas, kā arī jauni, jaudīgāki optiskie sensori. Šie sensori var savākt gandrīz trīs reizes vairāk gaismas nekā pašreizējie modeļi. Gaidāms turpmāks progress, izmantojot 24 pikseļu sensorus viena pikseļa sensoru un viļņu garuma mainītāju vietā, lai uzlabotu gaismas caurlaidību.

Mašīnmācīšanās metodes tiek izmantotas arī, lai efektīvāk klasificētu neitrīno notikumus. Šīs tehnoloģijas ļauj paātrināt attiecīgo mērījumu datu filtrēšanu, ļaujot komandai padarīt redzamākus pat vājus signālus. 2023. gadā tika padarīts redzams Piena Ceļa neitrīno signāls, kas ir nozīmīgs solis pētniecībā.

Kosmisko staru izaicinājums

Neskatoties uz saviem panākumiem, IceCube pagātnē nav atklājis neitrīno avotu, kam būtu vajadzīga nozīme. Avots tiek uzskatīts par pierādītu tikai tad, ja kosmiskās izcelsmes varbūtība ir 1:1,7 miljoni (5 sigmas). Līdz šim blazaram tika piešķirts neitrīno ar varbūtību 3 sigmas, citiem 2022. un 2023. gadā atklātajiem neitrīno varbūtības bija attiecīgi 3,2 sigmas un 4,2 sigmas, kas bija saistītas ar aktīvu galaktikas kodolu. Tomēr šo daļiņu izcelsmes meklēšana joprojām ir galvenais izaicinājums.

Dažādu pētniecības projektu, piemēram, iepriekš minētās sadarbības ar KM3NeT un uzlaboto noteikšanas metožu, rezultātu kombinācija varētu atklāt kosmisko staru noslēpumaino uzvedību nākotnē. Pētnieki ir pārliecināti, ka turpmākā IceCube eksperimenta attīstība dos nozīmīgu ieguldījumu mūsu izpratnē par Visumu.