Minden másodpercben, valahol a megfigyelhető világegyetemben, egy hatalmas csillag összeomlik Supernova robbanást vált ki - A fizikusok szerint a japán szuperkamiokande obszervatórium most már a neutrinók folyamatos áramlását észlelheti ezekből a katasztrófákból gyűjt, ami évente néhány felfedezést jelenthet.

Ez apró szubatomi részecskék döntő fontosságúak annak megértéséhez, hogy mi történik egy szupernóvában: mivel a csillag összeomló magából és az űrben repülnek, információt nyújthatnak a potenciálisan új fizikáról, amely szélsőséges körülmények között előfordulhat.

Az utolsó Neutrino 2024 A Milánóban, az olaszországi Milánóban, Masayuki Harada, a Tokiói Egyetem fizikusának kiderült, hogy a szupernóva neutrinók első bizonyítéka a részecskék káoszából származik, amelyet a Super Kamiokande detektor más forrásokból gyűjt, például a légkörben és a nukleáris fúzióban lévő kozmikus sugarakból. Az eredmény azt sugallja, hogy "elkezdtük megfigyelni a jelet"-mondja Masayuki Nakahata, a Tokiói Egyetem fizikus és a kísérlet szóvivője, amelyet általában Super-K-nek neveznek. Nakahata azonban figyelmezteti, hogy a támogató adatok - a 956 napos megfigyelés alatt összegyűjtött - még mindig nagyon gyengék.

Illékony részecskék

A neutrinók rendkívül megfoghatatlanok. A legtöbben áthaladnak a bolygón, mint a fény az üvegen keresztül, és a Super-K csak egy apró töredéket rögzít azoknak, akik átlépik. Ennek ellenére a detektornak nagy esélye van a szupernóvákból származó neutrinók kimutatására, mivel az univerzumot el kell elárasztani velük. A Csillag összeomlása e részecskék hatalmas mennyiségét bocsátja ki (becslések szerint körülbelül 10^58), amelyet az asztrofizikusok a diffúz szupernóva neutrino háttérnek hívnak.

Eddig azonban senki sem tudta bizonyítani ezt a hátteret. A neutrinókat csak egyszer hozták létre egyértelműen visszahúzódott egy összeomló csillaghoz -Nakahata volt az egyik kutató, aki 1987-ben fedezte fel a részecskéket a Kamioka II detektor, a Super-K elődje segítségével. A felfedezés azért volt lehetséges, mert a szupernóva a nagy Magellanic felhőben fordult elő, egy törpe galaxisban, hogy a robbantó csillag neutrinói nagy számban elérték a Földet.

2018-2020-ban a Super-K detektor, egy olyan tartály, amely 50 000 tonna tisztított vizet tartalmazott egy kilométer alatt Hida közelében, a Honshu központi szigetén, egy egyszerű, de fontos korszerűsítésen ment keresztül, amelynek célja a szupernóva neutrinók megkülönböztetésére való képességének növelése.

Amikor egy neutrino - pontosabban a részecske, az antininutrino - ütközik egy vízben lévő protonnal, akkor a proton más részecskékké, neutronmá és antielektronmá alakulhat. Az antielektron fényvilágot eredményez, mivel nagy sebességgel mozog a vízben, és ezt a fényt a tartály falait körülvevő érzékelők rögzítik. Ez a fényvillanás önmagában megkülönböztethetetlen lehet a neutrinók vagy antinutrinók által számos más forrásból származó fénytől.

A frissítés során a tudósok hozzáadtak egy gadolinium-alapú sót a Super-K vízéhez. Ez lehetővé teszi a neutron előfordulását, amikor egy antineutrino befolyásolja a vizet a gadoliniummag általi elfogását, és egy második, jellegzetes energiaforrás -sorrendet szabadít fel. A szupernóva neutrinókra kereső szuper-K fizikusok két villanás gyors sorozatát keresik, az egyik az antielektronból, a második pedig a csapdába esett neutronból.

Oldja meg a kozmikus rejtélyeket

Nakahata azt mondja, hogy néhány év telt el, mielőtt a True Supernova jelek egyértelműen megjelennek, mivel a kettős flash jelek más neutrino forrásokból is származhatnak, ideértve a légkörbe ütköző kozmikus sugarak okozta is. Mire a Super-K-t 2029-ig a tervek szerint bezárják, hozzáteszi, hogy elegendő adatot kellett összegyűjtenie a szilárd követelés érdekében.

A Még nagyobb kísérlet, úgynevezett Hyper-Kamiokande, várhatóan 2027 körül fejeződik be, jelentősen javíthatja a Super-K eredményeit. Kezdetben a Hyper-K-t tiszta vízzel töltik meg, de "a detektor összes komponensét úgy tervezték, hogy kompatibilis legyen a gadoliniummal", amelyet később hozzá lehet adni-mondja Francesca Di Lodovico, a King's College London fizikus és a projekt társvárosa.

Ha megmutatja, hogy a távoli szupernóvákból származó neutrinok, amelyek milliárd évvel ezelőtt történtek, még mindig vannak, megerősítik, hogy a neutrinók stabil részecskék, és nem bomlanak valami másra - mondja Nakahata. Ezt a fizikusok már régóta gyanították, de még nem tudták bizonyítani.

A szupernóva -neutrino energiák teljes spektrumának mérése azt is feltárhatja, hogy hány szupernóvát történt a kozmikus történelem különböző időszakaiban - mondja Harada. Ezenkívül feltárhatja, hogy hány összeomló csillag eredményezett egy fekete lyukat - ami megállítja a neutrinók kibocsátását -, szemben a neutron csillag hátrahagyásával.

A Super-K adata továbbra is túl halvány ahhoz, hogy a detektálást igényli, de a diffúz neutrinók észlelésének lehetősége "rendkívül izgalmas"-mondja Ignacio Taboada, az atlanta Georgia Technológiai Intézet fizikus és az ICECube Neutrino Observatory szóvivője a déli póluson. "A neutrinók független mérést biztosítanak a csillagképződés történetéről az univerzumban."