Milzīgs neitrīno detektors atklāj pirmās daļiņu pazīmes no eksplodējošām zvaigznēm

Von Natur.wiki Autoren-Team

Erfahren Sie mehr über die spannende Forschung des Super-Kamiokande-Observatoriums in Japan, das versucht, Neutrinos aus Supernova-Explosionen zu erfassen und so Einblicke in die Physik unter extremen Bedingungen zu gewinnen. Entdecken Sie, wie die Wissenschaftler diese mysteriösen Teilchen fangen und welche neuen Erkenntnisse dies für die Astrophysik bringen könnte.
Uzziniet vairāk par aizraujošajiem Japānas superkamiokandes observatorijas pētījumiem, kas mēģina uztvert neitrīnus no supernovas sprādzieniem un tādējādi gūt ieskatu fizikā ekstremālos apstākļos. Atklājiet, kā zinātnieki noķer šīs noslēpumainās daļiņas un kādas jaunas zināšanas to varētu dot astrofizikai. (Symbolbild/natur.wiki)
atrisina supernovas eksploziju no . "https://www.nature.com/articles/d41586-019-00598-9" Data-track-Category = "Body Text Link"> vāc , kas gadā varētu būt dažiem atklājumiem.

This Winy subatomar daļiņa

Pēdējā neutrino 2024 Tokijas universitātes fiziķis, ka pirmās supernova-neitrīnu norādes acīmredzot nāk no daļiņu haosa, ko superkamiokand detektors katru dienu savāc no citiem avotiem, piemēram, kosmiskie stari, kas skar atmosfēru, un kodolizlusēšana saulē. Rezultāts norāda, ka "mēs esam sākuši novērot signālu", saka Masayuki Nakahata, Tokijas universitātes fiziķis un eksperimenta pārstāvis, ko parasti sauc par super-k. Tomēr Nakahata brīdina, ka atbalstošie dati, kas savākti 956 novērošanas dienu laikā - joprojām ir ļoti vāji.

īslaicīgas daļiņas

neitrīnus ir ārkārtīgi grūti aptvert. Lielākā daļa planētu šķērso kā gaisma caur stiklu, un Super-K uztver tikai nelielu daļu no tiem, kas to šķērso. Neskatoties uz to, detektoram ir labas iespējas sagūstīt neitrīnus no supernovām, jo ​​Visums ar to ir jāpārpludina. Zvaigžņu sabrukums atbrīvo milzīgu šo daļiņu daudzumu (aprēķināts apmēram 10^58), ko astrofiziķi sauc par difūzo supernovas-neitrīno fonu.

Līdz šim līdz šim neviens nav spējis parādīt šo fonu. Neitrinos bija tikai Pētnieki, kuri 1987. gadā atklāja daļiņas ar Kamioka II detektoru, Super-K priekšgājēju. Atklājums bija iespējams, jo supernova notika lielajā Magellan mākonī - punduru galaktikā, kas ir pietiekami tuvu, lai eksplodējošās zvaigznes neitrīni tiktu lielā skaitā.

2018-2020 gados Super-K detektoram tika veikta tvertne ar 50 000 tonnu notīrīta ūdens zem viena kilometra iežiem netālu no Hida Honshu centrālajā salā, kas ir vienkāršs, bet svarīgs jauninājums, kura mērķis bija palielināt spēju atšķirt supernovas neitrīnus no citām daļiņām.

Ja neitrīno - precīzāk tās anti -daļiņas, antineutrino - saduras ar protonu ūdenī, šis protons var pārveidot par dažām citām daļiņām, neitronu un anti -elektronu. Antielektrons rada gaismas zibspuldzi, pārvietojoties ūdenī ar lielu ātrumu, un šo gaismu uztver sensori, kas ieskauj tvertnes sienas. Tikai šo gaismas zibspuldzi nevarēja atšķirt ar gaismu, ko rada neitrīni vai antineutrinos no vairākiem citiem avotiem.

Jaunināšanas laikā zinātnieki Super-K ūdens pievienoja sāls uz gadolīniju. Tas ļauj neitronu notvert gadolīnija kodolā Antineutrino ietekmē uz ūdeni, kas izdala otro, raksturīgo enerģijas secību. Super-K fiziķi, kas meklē supernova-neutrinos, meklē ātru divu lukturīšu rindu, vienu no anti-elektrona un otro ieslodzīto neitronu.

Kosmiskie noslēpumi atrisina

Nakahata saka, ka būs nepieciešami vairāki gadi, līdz skaidri parādīsies reāli supernovas signāli, jo divkāršās zibspuldzes signāli var nākt arī no citiem neitrīno avotiem, ieskaitot tos, ko izraisa kosmiskie stari, kas skāra atmosfēru. Bet līdz brīdim, kad Super-K vajadzētu slēgt līdz 2029. gadam, viņš piebilst, ja tas būtu savācis pietiekami daudz datu, lai savāktu stabilu prasību.

a

Lai parādītu, ka attālo supernovu neitrīni, kas notika pirms miljardiem pirms gadiem, joprojām pastāvēja, apstiprinās, ka neitrīni ir stabilas daļiņas un nesadalās neko citu, saka Nakahata. Tas ir kaut kas tāds, par kuru fiziķi jau sen ir aizdomas, bet nav pierādīts, ka tie pierāda.

Supernovas-neitrīnu enerģiju enerģiju spektra mērīšana varētu sniegt arī informāciju par to, cik daudz supernovu ir notikuši dažādos kosmiskās vēstures laikmetos, saka Harada. Turklāt tas varētu atklāt, cik daudz sabrukušo zvaigžņu izraisīja melnais caurums - kas apturētu neitrīnu emisiju - pretstatā neitronu zvaigzni atstāšanu atpakaļ.

Super-K dati joprojām ir pārāk vāji, lai pieprasītu atklājumu, taču iespēja atklāt difūzos neitrīnus ir “ārkārtīgi aizraujoša”, saka Ignacio Tabada, Džordžijas Tehnoloģiju institūta Atlantas un Dienvidu Observatorijas IceCube-Neutrino observatorijas pārstāvis. "Neitrīni nodrošinātu neatkarīgu mērījumu zvaigžņu veidošanās vēsturei Visumā."