Всяка секунда, някъде във наблюдаваната вселена, се срива масивна звезда задейства експлозия на свръхнова. Според физиците, супер-камиокандената обсерватория в Япония вече може да открие постоянен поток от неутрино от тези бедствия събиране, което може да представлява няколко открития годишно.

Това Малки субатомни частици са от решаващо значение за разбирането на това, което се случва в свръхнова: Докато изстрелват от срутителното ядро ​​на звездата и летят през космоса, те могат да предоставят информация за потенциално нова физика, която може да възникне при екстремни условия.

На последния Неутрино 2024 Конференцията в Милано, Италия, Масаюки Харада, физик от Университета в Токио, разкри, че първото доказателство за неутрино на свръхнова изглежда произхожда от хаоса на частиците, които Супер Камиоканде Детектор събира всеки ден от други източници, като космически лъчи, удрящи атмосферата и ядрения синтез, като космически лъчи, удрящи атмосферата и ядрения синтез на Sun. Резултатът подсказва, че „ние започнахме да наблюдаваме сигнал“, казва Масаюки Накахата, физик от Университета в Токио и говорител на експеримента, обикновено наричан Super-K. Накахата обаче предупреждава, че поддържащите данни - събрани над 956 дни наблюдение - все още са много слаби.

Летливи частици

Неутрино са изключително неуловими. Повечето минават през планетата като светлина през стъкло, а Super-K улавя само малка част от тези, които я пресичат. Все пак детекторът има голям шанс да открие неутрино от свръхновите, тъй като Вселената трябва да бъде наводнена с тях. Сривът на звезда освобождава огромни количества от тези частици (оценени на около 10^58), които астрофизиците наричат ​​дифузния супернови неутрино фон.

Досега обаче никой не е успял да докаже този произход. Неутрино са създадени само веднъж ясно проследен обратно към срутителна звезда -Nakahata беше един от изследователите, които откриха частиците през 1987 г., използвайки детектора Kamioka II, предшественик на Super-K. Откритието беше възможно, тъй като свръхнова се е случило в големия магелански облак, галактика джудже достатъчно близо, че неутриновите звезда достигнаха Земята в голям брой.

През 2018-2020 г. детекторът Super-K, резервоар, съдържащ 50 000 тона пречистена вода под километър скала близо до Хида на централния остров Хоншу, претърпя просто, но важен ъпгрейд, насочен към увеличаване на способността му да различава супернови неутрино от други частици.

Когато неутрино - по -конкретно, неговата античастица, антинеутрино - се сблъсква с протон във вода, този протон може да се трансформира в двойка други частици, неутрон и антиелектрон. Антиелектронът произвежда светкавица светлина, докато се движи с висока скорост във водата и тази светлина се улавя от сензорите, заобикалящи стените на резервоара. Тази светкавица само може да бъде неразличима от светлината, произведена от неутрино или антинеутрино от различни други източници.

По време на надстройката учените добавиха сол на основата на гадолиний към водата на Super-K. Това позволява неутронът, произведен, когато антинеутрино въздейства на водата да бъде уловена от ядрото на гадолиний, освобождавайки втора, характерна флаш последователност на енергия. Супер-к физиците, търсещи Supernova Neutrinos, търсят бърза серия от две светкавици, една от антиелектрон, а втората от хванатия неутрон.

Решете космическите мистерии

Накахата казва, че ще изминат няколко години, преди да се появят истински сигнали на Supernova, тъй като сигналите за двойна флаш могат да дойдат и от други неутрино източници, включително тези, причинени от космически лъчи, удрящи атмосферата. Но по времето, когато Super-K е планирано да затвори до 2029 г., добавя той, той би трябвало да събере достатъчно данни, за да направи солиден претенция.

A Още по-голям експеримент, наречен Hyper-Kamiokande, очаква се да бъде завършен около 2027 г., може масово да подобри резултатите на Super-K. Първоначално Hyper-K ще бъде изпълнен с чиста вода, но „всички компоненти на детектора са проектирани така, че да са съвместими с Gadolinium“, което може да се добави по-късно, казва Франческа ди Лодовико, физик в King's College London и ко-говорител по проекта.

Показвайки, че неутрино от отдалечени свръхнови, които са настъпили преди милиарди години, все още биха потвърдили, че неутрино са стабилни частици и не се разпада в нещо друго, казва Накахата. Това е нещо, за което физиците отдавна подозират, но все още не са успели да докажат.

Измерването на пълния спектър от енергии на свръхнова неутрино може също да разкрие колко свръхнови са настъпили в различни периоди на космическата история, казва Харада. Освен това, това може да разкрие колко срутящи се звезди са довели до черна дупка - което ще спре излъчването на неутрино - за разлика от оставянето на неутронна звезда зад себе си.

Данните на Super-K все още са твърде слаби, за да претендират за откриване, но възможността за откриване на дифузните неутрино е „изключително вълнуващо“, казва Игнасио Табоада, физик в Института по технологии в Джорджия в Атланта и говорител на обсерваторията на IceCube Neutrino в Южния полюс. „Неутрино ще осигури независимо измерване на историята на формирането на звезди във Вселената.“