Ny rekordnøytrino: Forskere pusler om kosmiske kilder!

Ny rekordnøytrino: Forskere pusler om kosmiske kilder!

IceCube nøytrino-detektoren, som er plassert på Sydpolen og strekker seg opptil 2,5 kilometer dypt ned i isen, har vært i bruk siden 2009 for å forske på kildene til kosmiske stråler. Forskere, inkludert forskere fra Ruhr-universitetet i Bochum, står overfor utfordringen at de fleste nøytrinoene som er oppdaget kommer fra jordens atmosfære. Dette faktum gjør det vanskelig å tydelig identifisere de kosmiske kildene. Nøytrinoer er kjent som "spøkelsespartikler" fordi de passerer gjennom materie uten å samhandle med den. Men IceCube gjorde nylig et betydelig fremskritt: En ekstremt høyenergisk kosmisk nøytrino ble oppdaget med en energi på 220 petaelectronvolt, som er 22 kvadrillioner ganger energien til et elektron. Denne oppdagelsen ble fanget av Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) i Middelhavet og representerer en ny rekord i nøytrino-astronomi, etter at IceCube tidligere har oppdaget nøytrinoer ved 6,5 petaelectronvolts og 10 petaelectronvolts.

Forskere fortsetter å jobbe intensivt for å finne opprinnelsen til disse nøytrinoene. Opprinnelsen til den nylig oppdagede nøytrinoen og prosessen med generering av den er foreløpig uklar, mulige kilder kan være aktive supermassive sorte hull eller supernovaeksplosjoner. Ladede partikler, som protoner, avbøyes av magnetiske felt, noe som gjør det vanskelig å spore deres opprinnelse. Prof. Dr. Anna Franckowiak, som leder Multi-Wavelength and Multi-Messenger Astronomy Working Group, håper å oppdage en supernova i Melkeveien som kan produsere et stort antall nøytrinoer.

Forbedre deteksjonsmetoder

For å forbedre deteksjon og analyse av nøytrinoer, utvikler IceCube-teamet nye teknologier. Som en del av den foreløpige Gen2-fasen av IceCube-oppgraderingen, som etter planen skal være ferdig innen 2024, utvikles intelligente avlesningssystemer for dataoverføring samt nye, kraftigere optiske sensorer. Disse sensorene kan samle nesten tre ganger så mye lys som dagens modeller. Bruken av 24-pikslers sensorer i stedet for enkeltpikselsensorer og bølgelengdeskiftere for å forbedre lystransmisjonen er ytterligere fremskritt som forventes.

Maskinlæringsmetoder brukes også for å klassifisere nøytrinohendelser mer effektivt. Disse teknologiene muliggjør akselerert filtrering av relevante data fra målingene, slik at teamet kan gjøre selv svake signaler mer synlige. I 2023 ble Melkeveiens nøytrinosignal synliggjort, noe som er et betydelig skritt i forskningen.

Utfordringen med kosmiske stråler

Til tross for sine suksesser, har ikke IceCube oppdaget en nøytrinokilde med den nødvendige betydningen tidligere. En kilde anses bare som bevist hvis sannsynligheten for en kosmisk opprinnelse er 1:1,7 millioner (5 sigma). Så langt ble en nøytrino med en sannsynlighet på 3 sigma tildelt en blazar, andre nøytrinoer som ble oppdaget i 2022 og 2023 hadde sannsynligheter på henholdsvis 3,2 sigma og 4,2 sigma, som var assosiert med en aktiv galaktisk kjerne. Likevel er letingen etter opprinnelsen til disse partiklene fortsatt en sentral utfordring.

Kombinasjonen av resultatene fra ulike forskningsprosjekter, som det nevnte samarbeidet med KM3Net og de forbedrede deteksjonsmetodene, kan kaste lys over den mystiske oppførselen til kosmiske stråler i fremtiden. Forskerne er sikre på at videre utvikling i IceCube-eksperimentet vil gi et betydelig bidrag til vår forståelse av universet.