Tehnika
Tehnoloģijas

Astronomijā ieklīdušais neitrīno 16


Daļiņu detektors “IceCube” (attēlā) izmanto Antarktikas ledū iebūvētus sensorus, kas ļauj noteikt augstas enerģijas neitrīno no avotiem, kas atrodas pat ārpus Piena ceļa galaktikas.
Daļiņu detektors “IceCube” (attēlā) izmanto Antarktikas ledū iebūvētus sensorus, kas ļauj noteikt augstas enerģijas neitrīno no avotiem, kas atrodas pat ārpus Piena ceļa galaktikas.
Foto – THE ICECUBE COLLABORATION

Neitrīno (mazie neitrālie) nereti tiek dēvēti par spokainajām daļiņām, jo tie ārkārtīgi vāji mijiedarbojas ar parasto matēriju. Katru sekundi tavam īkšķa nagam cauri izlido miljardiem neitrīno, neiztraucējot nevienu molekulu. Tomēr 2017. gada 22. septembrī Antarktikas ledū ieraktie “IceCube” Neitrīno observatorijas uztvērēji reģistrēja vienu neitrīno.

Ieradies no tālienes

Zinātnieki nekavējoties izplatīja brīdinājumu dažādām observatorijām cerībā uzzināt, no kurienes ieradusies šī mazā daļiņa. Atbildi nenācās gaidīt gadiem ilgi. Latvijas astronomijas portāls “StarSpace” ziņo, ka neitrīno avots izrādījās blazārs – aktīva galaktika ar supermasīvu melno caurumu, kura atrodas aptuveni 3,7 miljardu gaismas gadu attālumā. Blazārs TXS 0506+056 meklējams Oriona zvaigznājā. Tas gan nenozīmē, ka “spokaino daļiņu” avoti ir tikai blazāri, taču nu ir skaidrs, ka vismaz viens no avotiem gan.

2017. gada 22. septembrī neitrīno signāls izveidoja “gaismas ceļu”, kuram pateicoties varēja samērā precīzi pateikt, no kuras puses tas ir atlidojis. Neitrīno enerģija bija aptuveni 300 triljoni elektronvoltu, kas aptuveni 45 reizes pārsniedz enerģiju, kādu būtu iespējams iegūt visjaudīgākajā paātrinātājā uz Zemes (piemēram, protoni Lielajā hadronu paātrinātājā Ženēvā spēj radīt tikai 6,5 triljonu elektronvol-tu lielu enerģiju).

Tieši neitrīno lielā jauda jau gadiem nodarbinājusi zinātnieku prātus, liekot meklēt vietu, no kurienes lieljaudas daļiņas rodas. Visticamāk, ka atklātais neitrīno bija atceļojis no tālienes. Fermī gamma staru teleskops, kas atrodas kosmosā, palīdzēja noskaidrot, ka neit-rīno izejas pozīcija sakrīt ar blazāra atrašanās vietu.

Tā kā blazārs spēj radīt tik augstas enerģijas neitrīno daļiņas, kuras spēj sa-sniegt Zemi, nav šaubu, ka tas ražo arī kosmisko starojumu. Atšķirībā no neitrīno daļiņām, kas mijiedarbojas ar matēriju ļoti minimāli un lido ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam, kosmiskais starojums sastāv no lādētām daļiņām, kuru ceļu būtiski ietekmē magnētiskie lauki. Tādēļ kosmiskā starojuma avotu ir daudz grūtāk noteikt, raksta “StarSpace”. Kosmiskais starojums gan iepriekš uz Zemes bijis identificēts, taču līdz šim bijis miglā tīts, kāds kosmiskais “motors” varētu daļiņas iegriezt tik ekstrēmā ātrumā.

Blazāru atklājums varētu uz šo jautājumu atbildēt, taču zinātnieku prātus joprojām nodarbina, vai blazāri protonus spēj paātrināt līdz novērotajai milzu enerģijai. Tostarp nav īsti skaidrs, kādas daļiņas no tiem izplūst, jo neitrīno var rasties tikai kombinācijā ar protoniem. Turklāt blazāri ir arī kosmiskā starojuma avots, kas sastāv no protoniem un atomu kodoliem. Līdz šim spēcīgākais kosmiskais starojums nācis no Piena ceļa galaktikas ārpuses.

Dzims neitrīno astronomija

“Tas bija neticami. Domāju, ka debesis izvirst. Visums sevi atklāja veidos, kādos mēs nekad nebijām iedomājušies, ka tas notiks. Visekstrēmākajos sprādzienos rodas gravitācijas viļņi, bet visspēcīgākajos kosmosa paātrinātājos dzimst augstas enerģijas neitrīno daļiņas un kosmiskais starojums. Pateicoties Fermī, gamma stari savieno šos signālus no kosmosa,” skaidrojusi Regīna Kaputo no NASA Godārda kosmisko lidojumu centra.

“Mēs labāk sapratīsim Visuma milzīgā kosmiskā paātrinājuma dabu,” piebildis Franss Kordova – Nacionālā zinātnes fonda direktors, kura vadītais fonds finansējis “IceCube”. “Šī ir neticami aizraujoša ziņa,” savukārt norāda Čikāgas universitātes astrofiziķe Andžela Olinto. “Šis atklājums ir sākums tam, ko mēs saucam par neitrīno astronomiju,” viņa turpina. Tas ļaušot neitrīno izmantot kā atslēgu noslēpumaino un kosmiski dīvaino blazāru pētīšanai.

“IceCube” observatorija nav maza – Antarktikā tā atrodas uz kubikkilometru liela ledus masīva un izmanto tūkstošiem iebūvētu sensoru, lai mērītu gaismu, kas rodas mirklī, kad neitrīno ietriecas ledū. Tomēr “noķert” neitrīno nav nekāds vieglais uzdevums pat “IceCube” – šogad observatorija astronomiem nosūtīja tikai 10 ziņojumus par neitrīno uztveršanu un kopumā bijuši tikai 15 ziņojumi.

“Tieši tāpēc “IceCube” uzbūvēja. Lai spētu uztvert šos milzu enerģijas neitrīno no eksotiskajām vietām,” norādījusi neitrīno fiziķe no Djūka universitātes Keita Šolberga. Līdz šim zinātniekiem bija izdevies identificēt tikai krietni vājākas enerģijas neitrīno “dzimšanas vietas”, piemēram, eksplodējušu zvaigzni un Sauli.

LA.lv