Kiekvieną sekundę, kažkur stebimoje visatoje, žlunga masyvi žvaigždė sukelia „Supernova“ sprogimą. Pasak fizikų, Japonijos super-Kamiokande observatorija dabar galėtų aptikti pastovų neutrinų srautą iš šių nelaimių surinkti, tai gali būti keli atradimai per metus.

Tai mažos subatominės dalelės yra labai svarbūs norint suprasti, kas nutinka supernovoje: kadangi jie šaudo iš žlugusio žvaigždės šerdies ir skraido per kosmosą, jie gali suteikti informacijos apie potencialiai naują fiziką, kuri gali atsirasti ekstremaliomis sąlygomis.

Paskutinis Neutrino 2024 Konferencija Milane, Italijoje, Tokijo universiteto fizikas Masayuki Harada atskleidė, kad pirmieji Supernovos neutrinų įrodymai, atrodo, atsirado iš dalelių chaoso, kurį super Kamiokande detektoriai renka kiekvieną dieną iš kitų šaltinių, pavyzdžiui, kosminių spindulių, smogiančių atmosferai ir branduolinei sąmokslui Saulėje. Rezultatas rodo, kad „mes pradėjome stebėti signalą“,-sako Masayuki Nakahata, Tokijo universiteto fizikas ir eksperimento atstovas, paprastai vadinamas „Super-K“. Tačiau Nakahata perspėja, kad palaikantys duomenys, surinkti per 956 dienas stebėjimo, vis dar yra labai silpnas.

Lakiųjų dalelių

Neutrinai yra nepaprastai sunkūs. Dauguma praeina per planetą kaip šviesa per stiklą, o „Super-K“ užfiksuoja tik mažą dalį tų, kurie ją kerta. Vis dėlto detektorius turi didelę galimybę aptikti neutrinus iš supernovų, nes visata turėtų būti užtvindyta jais. Žvaigždės žlugimas išskiria didžiulį šių dalelių kiekį (apskaičiuotą maždaug 10^58), kurį astrofizikai vadina difuziniu supernovos neutrino fonu.

Tačiau iki šiol niekas negalėjo įrodyti šios aplinkybės. Neutrinai buvo sukurti tik vieną kartą Aiškiai atsekė žlugusią žvaigždę -Nakahata buvo vienas iš tyrėjų, atradusių daleles 1987 m., Naudodamas „Kamioka II“ detektorių, super-k pirmtaką. Atradimas buvo įmanomas, nes supernova įvyko dideliame Magellanico debesyje, nykštukinėje galaktikoje, pakankamai arti, kad sprogstanti žvaigždės neutrinai pasiekė didelę skaičių Žemę.

2018–2020 m. „Super-K“ detektorius, rezervuaras, kuriame yra 50 000 tonų išgryninto vandens po kilometru uolienų netoli Hidos, Centrinėje Honshu saloje, buvo atliktas paprastas, bet svarbus atnaujinimas, kurio tikslas-padidinti jos sugebėjimą atskirti supernovos neutrinus nuo kitų dalelių.

Kai neutrinas, konkrečiau, jo antipalikas, antineutrino - susiduria su protonu vandenyje, kad protonas gali virsti kitomis dalelėmis, neutronu ir antitielektronu. Antielektronas sukuria šviesos blykstę, kai jis juda dideliu greičiu vandenyje, o šią šviesą užfiksuoja jutikliai, supantys rezervuaro sienas. Vien tik šviesa gali būti neatskiriama nuo neutrinų ar antineutrinų iš daugelio kitų šaltinių.

Atnaujinimo metu mokslininkai į „Super-K“ vandenį pridėjo gadolinio pagrindu pagamintą druską. Tai leidžia neutronui pagaminti, kai antineutrinas daro įtaką vandeniui užfiksuoti gadolinio branduoliu, atleidžiant antrą, būdingą blykstės energijos seką. „Super-K“ fizikai, ieškantys „Supernova“ neutrinų, ieško greitos dviejų blyksnių serijos, vieną iš antitielektrono, o antrąjį-nuo įstrigusio neutrono.

Išspręskite kosmines paslaptis

Nakahata sako, kad praeis keleri metai, kol tikrieji supernovos signalai aiškiai išryškės, nes dvigubi blykstės signalai taip pat gali būti iš kitų neutrinų šaltinių, įskaitant tuos, kuriuos sukėlė kosminiai spinduliai, smogiantys atmosferai. Tačiau iki to laiko, kai planuojama, kad „Super-K“ bus uždarytas iki 2029 m., Jis priduria, kad jis turėjo surinkti pakankamai duomenų, kad būtų galima pateikti tvirtą pretenziją.

A Dar didesnis eksperimentas, vadinamas Hyper-Kamiokande, tikimasi, kad jis bus baigtas maždaug 2027 m., Galės masiškai pagerinti „Super-K“ rezultatus. Iš pradžių „Hyper-K“ bus užpildytas grynu vandeniu, tačiau „visi detektoriaus komponentai yra suprojektuoti taip, kad būtų suderinami su Gadolinium“, kurį vėliau būtų galima pridėti, sako Francesca di Lodovico, „King's College London“ fizikė ir projekto atstovas.

Parodydami, kad prieš milijardus metų įvykusio netoliese supernovų neutrinai vis dar yra neutraliai, kad neutrinai yra stabilios dalelės ir nesisuka į ką nors kita, sako Nakahata. Tai yra kažkas, ką fizikai įtarė ilgą laiką, tačiau dar nesugebėjo įrodyti.

Išmatuojant visą „Supernova“ neutrinų energijos spektrą, taip pat galėtų paaiškėti, kiek supernovų įvyko skirtingais kosminės istorijos laikotarpiais, sako Harada. Be to, tai galėtų atskleisti, kiek sugriuvusių žvaigždžių atsirado juodoji skylė, kuri sustabdytų neutrinų emisiją, o ne palikdama neutroninę žvaigždę.

„Super-K“ duomenys vis dar yra per silpni, kad būtų galima nustatyti aptikimą, tačiau galimybė aptikti difuzinius neutrinus yra „nepaprastai jaudinanti“,-sako Ignacio taboada, Gruzijos technologijos instituto Atlanto instituto fizikė ir Pietų poliaus „Icecube“ neutrrinos observatorijos atstovas. „Neutrinai užtikrintų nepriklausomą žvaigždžių formavimo istoriją visatoje.“