Kæmpe neutrino -detektor opdager de første tegn på partikler fra eksploderende stjerner
Kæmpe neutrino -detektor opdager de første tegn på partikler fra eksploderende stjerner
Hver anden kollapser en masserbar stjerne et eller andet sted i det observerbare univers og løser en supernova-eksplosion fra . "https://www.nature.com/articles/d41586-019-00598-9" Data-track-kategori = "Body Text Link"> Saml , som kan udgøre et par opdagelser om året M Du skyder ud af den sammenbrudte kerne i stjernen og flyver gennem rummet, du kan give information om muligvis ny fysik, der kan forekomme under ekstreme forhold.
meget Masayuki Harada, en fysiker ved University of Tokyo, at de første indikationer af supernova-neutrinos tilsyneladende kommer fra kaoset i partikler, som super-kaokanddetektoren samler hver dag fra andre kilder, såsom kosmiske stråler, der rammer atmosfæren, og den kernefusion i solen. Resultatet indikerer, at "vi er begyndt at observere et signal," siger Masayuki Nakahata, en fysiker ved University of Tokyo og talsmand for eksperimentet, der ofte benævnes Super-K. Nakahata advarer imidlertid om, at de støttende data - indsamlet over 956 dages observation - stadig er meget svage.flygtige partikler
neutrinoer er ekstremt vanskelige at forstå. De fleste krydser planeten som lys gennem glas, og Super-K fanger kun en lille brøkdel af dem, der krydser den. Ikke desto mindre har detektoren en god chance for at fange neutrinoer fra supernovaer, fordi universet skal oversvømmes med det. Sammenbruddet af en stjerne frigiver enorme mængder af disse partikler (estimeret på ca. 10^58), som astrofysikere kalder den diffuse supernova-neutrino-baggrund.
Indtil videre har ingen imidlertid været i stand til at demonstrere denne baggrund. Neutrinos were only Stern traces -Nakahata was one of the Forskere, der opdagede partiklerne i 1987 med Kamioka II-detektoren, en forgænger for Super-K. Opdagelsen var mulig, fordi supernovaen fandt sted i den store Magellan -sky, en dværggalakse, der er tæt nok til, at neutrinoerne fra den eksploderende stjerne nåede jorden i stort antal.
I årene 2018-2020 gennemgik super-K-detektoren en tank med 50.000 ton renset vand under en kilometer sten nær Hida på den centrale ø Honshu, en enkel, men vigtig opgradering, hvis mål var at øge sin evne til at skelne supernova neutrinos fra andre partikler.
Hvis en neutrino - mere præcist dens anti -partikel, en antineutrino - kolliderer med en proton i vandet, kan denne proton omdanne til et par andre partikler, en neutron og en anti -elektron. Anti -elektronen skaber en lysblitz, mens den bevæger sig i vandet i høj hastighed, og dette lys fanges af sensorerne, der omgiver tankenes vægge. Denne lysblitz alene kunne ikke skelnes med lyset genereret af neutrinoer eller antineutrinos fra en række andre kilder.
Under opgraderingen tilføjede forskere Super-K vand et gadoliniumbaseret salt. Dette gør det muligt for neutron at blive fanget af gadoliniumkernen i virkningen af en antineutrino på vandet, der frigiver en anden karakteristisk energisekvens. Super-K-fysikere på udkig efter supernova-neutrinos er på udkig efter en hurtig række med to lommelygter, den ene fra anti-elektronen og den anden af fangerneutronen.
kosmiske mysterier løser
Nakahata siger, at det vil tage flere år, før ægte supernova-signaler dukker op, da dobbeltflash-signaler også kan komme fra andre neutrino-kilder, herunder dem, der er forårsaget af kosmiske stråler, der rammer atmosfæren. Men indtil Super-K skulle lukke i 2029, tilføjer han, hvis det har indsamlet nok data til at indsamle et solidt krav.
M , som forventes at være afsluttet omkring 2027, kunne massivt forbedre resultaterne af Super-K. For det første vil Hyper-K blive fyldt med rent vand, men "alle komponenter i detektoren er designet til at være kompatible med Gadolinium", som senere kunne tilføjes, siger Francesca di Lodovico, en fysiker ved King's College London og co-spokeswoman til projektet.For at vise, at neutrinoer af fjerne supernovaer, der fandt sted i for milliarder siden for år siden stadig eksisterede, ville bekræfte, at neutrinoer er stabile partikler og ikke går i stykker til noget andet, siger Nakahata. Dette er noget, som fysikere længe har mistanke om, men ikke har vist sig at bevise.
Målingen af hele spektret af energierne fra supernova-neutrinos kunne også give information om, hvor mange supernovaer der har fundet sted på forskellige epoker af kosmisk historie, siger Harada. Derudover kunne det afsløre, hvor mange sammenbrudte stjerner resulterede i et sort hul - hvilket ville stoppe emissionen af neutrinoer - i modsætning til at efterlade en neutronstjerne tilbage.
Dataene fra Super-K er stadig for svage til at kræve en opdagelse, men muligheden for at opdage de diffuse neutrinoer er "ekstremt spændende," siger Ignacio Tabada, en fysiker ved Georgia Institute of Technology i Atlanta og talsmand for IceCube-Neutrino-observatoriet ved Sydpolen. "Neutrinoer ville give en uafhængig måling for historien om stjernedannelse i universet."