Originea razelor cosmice a fost unul dintre cele mai durabile mistere din fizică și se pare că va rămâne așa un timp mai mult. Unul dintre principalii candidați pentru unde provin razele cosmice este exploziile de raze gamma, iar fizicienii sperau că un detector antarctic uriaș numit IceCube Neutrino Observatory va confirma această teorie. Dar observațiile a peste 300 GRB nu au evidențiat nicio dovadă de raze cosmice. Pe scurt, razele cosmice nu sunt ceea ce am crezut că sunt.
Dar, la fel ca Thomas Edison, care a spus că „fiecare încercare greșită aruncată este un alt pas înainte”, fizicienii consideră că această ultimă constatare este un progres.
„Cu toate că nu am descoperit de unde provin razele cosmice, am făcut un pas major spre a elimina una dintre predicțiile de frunte”, a declarat investigatorul principal al IceCube și profesorul de fizică al Universității din Wisconsin-Madison, Francis Halzen.
Razele cosmice sunt particule încărcate electric, precum protonii, care lovește Pământul din toate direcțiile, cu energii de până la o sută de milioane de ori mai mari decât cele create în acceleratoarele create de om. Condițiile intense necesare pentru a genera astfel de particule energetice au concentrat interesul fizicienilor pe două surse potențiale: găurile negre masive din centrele galaxiilor active și exploziile de raze gamma (GRB), sclipiri ale razelor gamma asociate cu explozii extrem de energice care au fost observate în galaxiile îndepărtate.
IceCube utilizează neutrinii, despre care se crede că însoțesc producția de raze cosmice, pentru a explora aceste două teorii. Într-o lucrare publicată în numărul 19 aprilie al revistei Nature, oamenii de știință IceCube descriu o căutare a neutrinilor emiși din 300 de rafale gamma observate, cel mai recent în coincidență cu sateliții SWIFT și Fermi, între mai 2008 și aprilie 2010. În mod surprinzător, ei nu a găsit niciunul - un rezultat care contrazice 15 ani de predicții și provoacă una dintre cele două teorii conducătoare pentru originea razelor cosmice cu cea mai mare energie.
Detectorul caută energie mare (teraelectronvolt; 10)12-electronvolt) neutrini, iar în lucrarea lor echipa a declarat că a găsit o limită superioară a fluxului de neutrini energetici asociați cu GRB-uri, care este cel puțin un factor de 3,7 sub previziuni. Aceasta implică faptul că nici GRB-urile nu sunt singurele surse de raze cosmice cu energii mai mari de 1018electronvolți sau eficiența producției de neutrini este mult mai mică decât s-a prevăzut. În orice caz, spun oamenii de știință, teoriile noastre actuale despre producția de raze cosmice și neutrino în GRB-uri vor trebui revizuite. "Rezultatul acestei căutări de neutrini este semnificativ, deoarece pentru prima dată avem un instrument cu suficientă sensibilitate pentru a deschide un nou fereastra privind producția de raze cosmice și procesele interioare ale GRB-urilor ", a declarat purtătorul de cuvânt al IceCube și profesorul de fizică al Universității din Maryland, Greg Sullivan. "Absența neașteptată a neutrinilor din GRB-uri a impus o reevaluare a teoriei pentru producerea de raze cosmice și neutrini într-o minge de foc GRB și, eventual, teoria conform căreia razele cosmice de mare energie sunt generate în bulele de foc." IceCube este un detector de particule la Polul Sud care înregistrează interacțiunile neutrinilor aproape fără masă. Instrumentele observă neutrinii prin detectarea luminii albastre slabe produse în interacțiunile neutrinoilor din gheață. Neutrinii pot călători cu ușurință prin oameni, ziduri sau planete întregi, cum ar fi Pământul. Pentru a detecta interacțiunile lor rare, IceCube este construit pe o scară enormă. Un kilometru cub de gheață glaciară, suficient pentru a se potrivi cu marea piramidă de la Giza de 400 de ori, este echipat cu 5.160 de senzori optici înglobați până la 2,5 km adâncime în gheață. GRB-urile, cele mai puternice explozii ale universului, sunt de obicei observate pentru prima dată de sateliți folosind X -reze și / sau raze gamma. GRB-urile sunt văzute aproximativ o dată pe zi și sunt atât de strălucitoare încât pot fi văzute de la jumătatea drumului în Universul vizibil. Exploziile durează de obicei doar câteva secunde și, în acest timp scurt, pot să depășească orice altceva din univers. Oamenii de știință spun că o înțelegere teoretică îmbunătățită și mai multe date de la detectorul IceCube în concurență îi vor ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine misterul producției de raze cosmice. IceCube colectează în prezent mai multe date cu detectorul finalizat, mai bine calibrat și mai bine înțeles. IceCube este operat de o colaborare de 250 de fizicieni și ingineri din SUA, Germania, Suedia, Belgia, Elveția, Japonia, Canada, Noua Zeelandă, Australia și Barbados.Mai multe informații despre IceCube.
Sursa: IceCube / Universitatea din Wisconsin
