Nov rekordni nevtrino: Znanstveniki se ugankajo nad kozmičnimi viri!

Nov rekordni nevtrino: Znanstveniki se ugankajo nad kozmičnimi viri!

Detektor nevtrinov IceCube, ki se nahaja na južnem polu in sega do 2,5 kilometra globoko v led, je od leta 2009 v uporabi za raziskovanje virov kozmičnih žarkov. Znanstveniki, vključno z raziskovalci z Univerze Ruhr Bochum, se soočajo z izzivom, da večina odkritih nevtrinov prihaja iz Zemljine atmosfere. To dejstvo otežuje jasno identifikacijo kozmičnih virov. Nevtrini so znani kot "delci duhovi", ker prehajajo skozi snov, ne da bi z njo sodelovali. Toda IceCube je nedavno dosegel pomemben napredek: zaznan je bil izjemno visokoenergetski kozmični nevtrino z energijo 220 petaelektron voltov, kar je 22 kvadrilijonov krat več od energije elektrona. To odkritje je zajel nevtrinski teleskop Kilometer Cube (KM3NeT) v Sredozemskem morju in predstavlja nov rekord v astronomiji nevtrinov, potem ko je IceCube prej zaznal nevtrine pri 6,5 petaelektronvoltov in 10 petaelektronvoltov.

Raziskovalci si še naprej intenzivno prizadevajo ugotoviti izvor teh nevtrinov. Izvor nedavno odkritega nevtrina in proces njegovega nastajanja trenutno nista jasna, možni viri bi lahko bile aktivne supermasivne črne luknje ali eksplozije supernove. Nabite delce, kot so protoni, odbijejo magnetna polja, zaradi česar je težko izslediti njihov izvor. Profesorica dr. Anna Franckowiak, ki vodi delovno skupino za astronomijo z več valovnimi dolžinami in sporočili, upa, da bo v Mlečni cesti odkrila supernovo, ki bi lahko proizvedla veliko število nevtrinov.

Izboljšanje metod odkrivanja

Za izboljšanje detekcije in analize nevtrinov ekipa IceCube razvija nove tehnologije. V okviru Gen2 preliminarne faze nadgradnje IceCube, ki bo predvidoma zaključena do leta 2024, se razvijajo inteligentni odčitavalni sistemi za prenos podatkov ter novi, zmogljivejši optični senzorji. Ti senzorji lahko zberejo skoraj trikrat več svetlobe kot trenutni modeli. Pričakuje se nadaljnji napredek pri uporabi senzorjev s 24 slikovnimi pikami namesto senzorjev z eno slikovnimi pikami in prestavljalcih valovnih dolžin za izboljšanje prepustnosti svetlobe.

Metode strojnega učenja se uporabljajo tudi za učinkovitejše razvrščanje nevtrinskih dogodkov. Te tehnologije omogočajo pospešeno filtriranje ustreznih podatkov iz meritev, kar ekipi omogoča, da naredi še tako šibke signale bolj vidne. Leta 2023 je bil viden nevtrinski signal Mlečne ceste, kar je pomemben korak v raziskavah.

Izziv kozmičnih žarkov

Kljub svojim uspehom IceCube v preteklosti ni odkril vira nevtrinov zahtevanega pomena. Vir velja za dokazanega le, če je verjetnost kozmičnega izvora 1:1,7 milijona (5 sigma). Doslej je bil nevtrino z verjetnostjo 3 sigma pripisan blazarju, drugi nevtrini, odkriti leta 2022 in 2023, so imeli verjetnost 3,2 sigma oziroma 4,2 sigma, kar je bilo povezano z aktivnim galaktičnim jedrom. Kljub temu ostaja iskanje izvora teh delcev osrednji izziv.

Kombinacija rezultatov različnih raziskovalnih projektov, kot je že omenjeno sodelovanje s KM3NeT in izboljšane metode zaznavanja, bi lahko osvetlila skrivnostno obnašanje kozmičnih žarkov v prihodnosti. Raziskovalci so prepričani, da bo nadaljnji razvoj eksperimenta IceCube pomembno prispeval k našemu razumevanju vesolja.