Установка «IceCube» обнаружила нейтрино от Млечного Пути
Установка «IceCube» обнаружила нейтрино от Млечного Пути
В результате десятилетних измерений на детекторной установке «IceCube» размером в один кубический километр во льдах Антарктиды международной группе исследователей впервые удалось обнаружить высокоэнергетические нейтрино от нашего Млечного Пути. Ранее «IceCube» регистрировал высокоэнергетические нейтрино только от далеких галактик. Хотя теоретические соображения предсказывали подобное излучение частиц из Млечного Пути, астрономы ранее тщетно искали его. Только использование современных методов машинного обучения позволило теперь сделать сигнал видимым в собранных детектором данных, сообщают ученые в журнале «Science».
Нейтрино – довольно застенчивые товарищи. Они практически не взаимодействуют с обычной материей. Для того чтобы обнаружить летучие частицы, необходимо большое количество материи, состоящей из максимально чистых веществ, способных вступать в реакцию с нейтрино. Таким веществом является, например, вода – а во льдах Антарктики она присутствует в больших количествах в достаточно чистом виде. Если нейтрино реагирует – что случается редко – с молекулой воды, образуются электрически заряженные частицы, которые проносятся сквозь лед почти со скоростью света и при этом испускают свет, так называемое черенковское излучение.
Откуда берутся нейтрино?
Исследователи ищут этот свет с помощью «IceCube». Это – как следует из названия – кубик льда. Огромный кубик льда: длина его грани составляет 1 километр. Физики проекта «IceCube» погрузили 5160 усилителей света на глубину до 2,5 километра в кубический километр антарктического льда. Это позволяет им не только улавливать черенковский свет, но и определять направление, откуда он исходит – а значит, и направление происхождения нейтрино.
Нейтрино играют важную роль в ядерной физике, например, в ядерном синтезе внутри Солнца. Но нейтрино, которые ищет «IceCube», в миллионы и миллиарды раз энергичнее и образуются при звездных взрывах и вблизи сверхмассивных черных дыр в далеких галактиках. Но и в нашем Млечном Пути высокоэнергетические нейтрино должны возникать при взаимодействии космических лучей с газом и пылью вместе с гамма-излучением. Но если гамма-излучение можно обнаружить с помощью спутниковых обсерваторий, то поиск галактических нейтрино до сих пор был безуспешным.
Отфильтровать шум
Проблема: космические лучи также производят нейтрино в атмосфере Земли – и этот шум перекрывает сигнал, который они ищут в Млечном Пути. Однако, усовершенствовав свои методы, исследователи «IceCube» добились того, что нейтрино от Млечного Пути стали видимыми. С одной стороны, ученые отфильтровали те события, которые исходят с южного неба и, следовательно, из направления центра Млечного Пути.
А чтобы определить точное происхождение зарегистрированных нейтрино, они использовали метод, основанный на машинном обучении, который был значительно усовершенствован в Дортмундском университете. «Эти усовершенствованные методы означали, что мы смогли использовать для оценки примерно в 10 раз больше нейтрино, чем раньше, и с лучшим разрешением по направлению», – объяснил Мирко Хюннефельд из Дортмундского университета, – «В целом, наш анализ оказался в 3 раза более чувствительным, чем предыдущие методы поиска».
Данные «IceCube», оцененные таким образом, впервые дают изображение Млечного Пути в том виде, как он выглядит, если смотреть на него «глазами нейтрино». «И это изображение подтверждает наши предыдущие знания о Млечном Пути и космических лучах», – сказал исследователь «IceCube» Стив Склафани. «Но это только начало», – добавил он. «IceCube» продолжает собирать данные, и методы будут совершенствоваться. «Таким образом, мы получаем картинку со все лучшим и лучшим разрешением», – пояснила Дениз Колдуэлл из проекта «IceCube». Таким образом, ученые хотят выяснить, откуда именно исходят нейтрино. «И, конечно, мы также надеемся в процессе обнаружить доселе неизвестные, никогда ранее не виденные структуры нашего Млечного Пути».
Читайте также:
- Премия за исследования в области болезни Паркинсона и лейкемии
- Лейпцигский университет: 50 миллионов евро на новый исследовательский корпус
- Турбулентность воздуха значительно возросла – исследование
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
