Nové rekordné neutríno: Vedci si lámu hlavu nad kozmickými zdrojmi!

Nové rekordné neutríno: Vedci si lámu hlavu nad kozmickými zdrojmi!

Neutrínový detektor IceCube, ktorý sa nachádza na južnom póle a siaha až 2,5 kilometra hlboko do ľadu, sa používa od roku 2009 na výskum zdrojov kozmického žiarenia. Vedci, vrátane výskumníkov z Ruhr University Bochum, čelia výzve, že väčšina detekovaných neutrín pochádza zo zemskej atmosféry. Táto skutočnosť sťažuje jasnú identifikáciu kozmických zdrojov. Neutrína sú známe ako „duchové častice“, pretože prechádzajú hmotou bez toho, aby s ňou interagovali. IceCube však nedávno urobil významný pokrok: bolo detegované extrémne vysokoenergetické kozmické neutríno s energiou 220 petaelektrónvoltov, čo je 22 kvadriliónkrát viac ako energia elektrónu. Tento objav zachytil Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) v Stredozemnom mori a predstavuje nový rekord v neutrínovej astronómii po tom, čo IceCube predtým detekoval neutrína pri 6,5 petaelektrónvoltoch a 10 petaelektrónvoltoch.

Vedci naďalej intenzívne pracujú na určení pôvodu týchto neutrín. Pôvod nedávno zisteného neutrína a proces jeho generovania sú v súčasnosti nejasné, možnými zdrojmi by mohli byť aktívne supermasívne čierne diery alebo výbuchy supernov. Nabité častice, ako sú protóny, sú vychyľované magnetickými poľami, čo sťažuje sledovanie ich pôvodu. Prof. Dr. Anna Franckowiak, ktorá vedie pracovnú skupinu pre astronómiu s viacerými vlnovými dĺžkami a viacerými poslami, dúfa, že objaví supernovu v Mliečnej dráhe, ktorá by mohla produkovať veľké množstvo neutrín.

Zlepšenie metód detekcie

Na zlepšenie detekcie a analýzy neutrín tím IceCube vyvíja nové technológie. V rámci prípravnej fázy Gen2 upgradu IceCube, ktorá má byť dokončená do roku 2024, sa vyvíjajú inteligentné čítacie systémy na prenos dát, ako aj nové, výkonnejšie optické senzory. Tieto senzory dokážu zhromaždiť takmer trikrát viac svetla ako súčasné modely. Ďalším očakávaným pokrokom je použitie 24-pixelových snímačov namiesto jednopixelových snímačov a posúvačov vlnovej dĺžky na zlepšenie prenosu svetla.

Na efektívnejšiu klasifikáciu neutrínových udalostí sa používajú aj metódy strojového učenia. Tieto technológie umožňujú zrýchlené filtrovanie relevantných údajov z meraní, čo tímu umožňuje zviditeľniť aj slabé signály. V roku 2023 bol zviditeľnený neutrínový signál Mliečnej dráhy, čo je významný krok vo výskume.

Výzva kozmického žiarenia

Napriek svojim úspechom IceCube v minulosti neobjavil zdroj neutrín potrebného významu. Zdroj sa považuje za preukázaný len vtedy, ak je pravdepodobnosť kozmického pôvodu 1:1,7 milióna (5 sigma). Doteraz bolo k blazaru priradené neutríno s pravdepodobnosťou 3 sigma, ostatné neutrína detekované v roku 2022 a 2023 mali pravdepodobnosť 3,2 sigma, respektíve 4,2 sigma, ktoré súviseli s aktívnym galaktickým jadrom. Hľadanie pôvodu týchto častíc však zostáva ústrednou výzvou.

Kombinácia výsledkov rôznych výskumných projektov, ako je už spomínaná spolupráca s KM3NeT a vylepšené metódy detekcie, by mohla v budúcnosti objasniť záhadné správanie kozmického žiarenia. Výskumníci sú presvedčení, že ďalší vývoj v experimente IceCube významne prispeje k nášmu chápaniu vesmíru.