Ny rekord neutrino: Forskare pusslar över kosmiska källor!

Ny rekord neutrino: Forskare pusslar över kosmiska källor!

IceCube-neutrinodetektorn, som finns på Sydpolen och sträcker sig upp till 2,5 kilometer djupt ner i isen, har använts sedan 2009 för att undersöka källorna till kosmisk strålning. Forskare, inklusive forskare från Ruhr-universitetet i Bochum, står inför utmaningen att de flesta neutriner som upptäckts kommer från jordens atmosfär. Detta faktum gör det svårt att tydligt identifiera de kosmiska källorna. Neutrinos är kända som "spökpartiklar" eftersom de passerar genom materia utan att interagera med den. Men IceCube gjorde nyligen ett betydande framsteg: En kosmisk neutrino med extremt hög energi detekterades med en energi på 220 petaelectronvolt, vilket är 22 kvadriljoner gånger en elektrons energi. Denna upptäckt fångades av Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) i Medelhavet och representerar ett nytt rekord inom neutrinoastronomi, efter att IceCube tidigare upptäckt neutriner vid 6,5 petaelectronvolts och 10 petaelectronvolts.

Forskare fortsätter att arbeta intensivt för att fastställa ursprunget till dessa neutriner. Ursprunget till den nyligen upptäckta neutrinon och processen för dess generation är för närvarande oklara, möjliga källor kan vara aktiva supermassiva svarta hål eller supernovaexplosioner. Laddade partiklar, såsom protoner, avböjs av magnetfält, vilket gör det svårt att spåra deras ursprung. Prof. Dr. Anna Franckowiak, som leder Multi-Wavelength and Multi-Messenger Astronomy Working Group, hoppas kunna upptäcka en supernova i Vintergatan som kan producera ett stort antal neutriner.

Förbättra detektionsmetoder

För att förbättra upptäckten och analysen av neutriner utvecklar IceCube-teamet ny teknik. Som en del av den preliminära Gen2-fasen av IceCube-uppgraderingen, som planeras vara klar till 2024, utvecklas intelligenta avläsningssystem för dataöverföring samt nya, kraftfullare optiska sensorer. Dessa sensorer kan samla in nästan tre gånger så mycket ljus som nuvarande modeller. Användningen av 24-pixelsensorer istället för enpixelsensorer och våglängdsförskjutare för att förbättra ljustransmissionen är ytterligare framsteg som förväntas.

Maskininlärningsmetoder används också för att klassificera neutrinohändelser mer effektivt. Dessa tekniker möjliggör accelererad filtrering av relevant data från mätningarna, vilket gör det möjligt för teamet att göra även svaga signaler mer synliga. År 2023 gjordes Vintergatans neutrinosignal synlig, vilket är ett betydande steg i forskningen.

Utmaningen med kosmiska strålar

Trots sina framgångar har IceCube inte upptäckt en neutrinokälla av den nödvändiga betydelsen tidigare. En källa anses endast bevisad om sannolikheten för ett kosmiskt ursprung är 1:1,7 miljoner (5 sigma). Hittills har en neutrino med en sannolikhet på 3 sigma tilldelats en blazar, andra neutriner som upptäckts 2022 och 2023 hade sannolikheter på 3,2 sigma respektive 4,2 sigma, som var associerade med en aktiv galaktisk kärna. Ändå är sökandet efter ursprunget för dessa partiklar en central utmaning.

Kombinationen av resultaten från olika forskningsprojekt, som det tidigare nämnda samarbetet med KM3Net och de förbättrade detektionsmetoderna, skulle kunna kasta ljus över kosmiska strålars mystiska beteende i framtiden. Forskarna är övertygade om att ytterligare utveckling av IceCube-experimentet kommer att ge ett betydande bidrag till vår förståelse av universum.