Énorme détecteur de neutrinos découvre les premiers signes de particules des étoiles explosives

En savoir plus sur les recherches passionnantes de l'Observatoire Super-Kamiokande au Japon, qui essaie de capturer les neutrinos à partir des explosions de supernova et de mieux comprendre la physique dans des conditions extrêmes. Découvrez comment les scientifiques attrapent ces particules mystérieuses et quelles nouvelles connaissances pourraient apporter cela pour l'astrophysique.

09. Juli 2024

Natur.wiki Autoren-Team

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résout une explosion de supernova de . Selon les physiciens, l'Observatoire Super-Kamiokande au Japon pourrait désormais avoir un flux constant de neutrinos à partir de ces catastrophes Collect , ce qui pourrait représenter quelques découvertes par an.

this Winy Subatomar Particle Le noyau d'effondrement de l'étoile et vole dans l'espace, vous pouvez fournir des informations sur la physique éventuellement nouvelle qui pourrait se produire dans des conditions extrêmes.

sur le dernier neutrago 2024 Conference dans la conférence de Miland, Italie, Itality HARADINO, AUTRADIE Physicien de l'Université de Tokyo, que les premières indications de supernova-neuutrinos proviennent apparemment du chaos des particules que le détecteur de super-kamiokand recueille chaque jour auprès d'autres sources, telles que les rayons cosmiques qui frappent l'atmosphère et la fusion nucléaire au soleil. Le résultat indique que "nous avons commencé à observer un signal", explique Masayuki Nakahata, physicien à l'Université de Tokyo et porte-parole de l'expérience, qui est communément appelée Super-K. Cependant, Nakahata prévient que les données de soutien - collectées sur 956 jours d'observation - sont toujours très faibles.

Particules éphémères

Les neutrinos sont extrêmement difficiles à saisir. La plupart traversent la planète comme la lumière à travers le verre, et Super-K ne capture qu'une petite fraction de ceux qui le traversent. Néanmoins, le détecteur a de bonnes chances de capturer les neutrinos des supernovae parce que l'univers devrait en être inondé. L'effondrement d'une étoile libère d'énormes quantités de ces particules (estimées sur environ 10 ^ 58), que les astrophysiciens appellent le fond diffus supernova-néutrino.

Jusqu'à présent, cependant, personne n'a pu démontrer ce contexte. Les neutrinos n'étaient que

Dans les années 2018-2020, le détecteur Super-K a subi un réservoir avec 50 000 tonnes d'eau nettoyée sous un kilomètre près de Hida sur l'île centrale de Honshu, une mise à niveau simple mais importante, dont le but était d'augmenter sa capacité à distinguer les neutrinos de Supernova provenant d'autres particules.

Si un neutrino - plus précisément son anti-particule, un antinéutrino - entre en collision avec un proton dans l'eau, ce proton peut se convertir en quelques autres particules, un neutron et un anti-électron. L'anti-électron crée un éclair de lumière tout en se déplaçant dans l'eau à grande vitesse, et cette lumière est capturée par les capteurs qui entourent les parois du réservoir. Cet éclair de lumière seul n'a pas pu être distingué avec la lumière générée par les neutrinos ou les antinéutrinos d'un certain nombre d'autres sources.

Pendant la mise à niveau, les scientifiques Super-K Water ont ajouté un sel à base de gadolinium. Cela permet à Neutron d'être capturé par le noyau de gadolinium dans l'impact d'un antinéutrino sur l'eau, qui libère une seconde séquence d'énergie caractéristique. Les physiciens super-k à la recherche de supernova-neuutrinos recherchent une rangée rapide de deux lampes de poche, une de l'anti-électron et la seconde du neutron du prisonnier.

Les mystères cosmiques résolvent

Nakahata dit qu'il faudra plusieurs années pour que de vrais signaux de supernova émergent clairement, car les signaux à double flash peuvent également provenir d'autres sources de neutrinos, y compris celles causées par des rayons cosmiques qui frappent l'atmosphère. Mais jusqu'à ce que Super-K devrait fermer d'ici 2029, ajoute-t-il, s'il avait collecté suffisamment de données pour collecter une affirmation solide.

an , qui devrait être achevé vers 2027, pourrait améliorer massivement les résultats de Super-K. Premièrement, Hyper-K sera rempli d'eau pure, mais "tous les composants du détecteur sont conçus pour être compatibles avec le gadolinium", qui pourraient plus tard être ajoutés, explique Francesca Di Lodovico, physicien au King’s College de Londres et co-porte-parole du projet.

pour montrer que les neutrinos de supernovae éloignés qui ont eu lieu il y a des milliards il y a des années existaient encore, confirmerait que les neutrinos sont des particules stables et ne se désintégreraient en rien d'autre, explique Nakahata. C'est quelque chose que les physiciens soupçonnent depuis longtemps, mais il n'a pas été prouvé.

La mesure de l'ensemble du spectre des énergies des supernova-neuutrinos pourrait également fournir des informations sur le nombre de supernovae sur diverses époques d'histoire cosmique, explique Harada. De plus, cela pourrait révéler combien d'étoiles s'effondrer ont abouti à un trou noir - ce qui arrêterait l'émission de neutrinos - en revanche pour laisser une étoile à neutrons.

Les données de Super-K sont encore trop faibles pour réclamer une découverte, mais la possibilité de découvrir les neutrinos diffuses est «extrêmement excitant», explique Ignacio Tabada, physicien de l'Institut de technologie de Georgia à Atlanta et porte-parole de l'observatoire ICECUBE-Neutrino au pôle sud. «Les neutrinos fourniraient une mesure indépendante pour l'histoire de la formation des étoiles dans l'univers.»