RW Space

Где-то в глубинах галактики Млечный Путь что-то шевелится. Мощные силы превращают заряженные частицы в энергетическое безумие космических лучей, запуская их со скоростями, близкими к скорости света.

Возможно, наконец, мы приблизились к установлению их происхождения.

A повторный анализ данных за 10 лет, собранных Нейтринной обсерваторией IceCube в Антарктиде, дал самые убедительные на сегодняшний день доказательства эмиссии нейтрино из центра нашей галактики, указывающие на долгожданные источники космических лучей.

«Подтверждение существования этого долгожданного сигнала прокладывает путь к будущему физики астрочастиц в нашей галактике», — пишет физик Луиджи Антонио Фуско из итальянского Университета дельи Студи ди Салерно в Perspective. об открытии, опубликованном в Science.

Это также дает нам первую нейтринную карту нашего Млечного Пути и новый способ просмотра нашей галактической плоскости.

Бедная старушка Земля постоянно обстреливается космическими пулями протонов и заряженных атомных ядер, вылетающих откуда-то из Млечного Пути, разгоняемых до безумных скоростей мощными полями. Отследить многие из них до их источника в буквальном смысле далеко не просто.

«Частицы космических лучей, которые электрически заряжены, не подходят для изучения источников космических лучей», — говорит Линдси Бигнелл, физик-экспериментатор элементарных частиц из Австралийского национального университета. Университет, не участвовавший в исследовании, сообщил ScienceAlert.

«На них влияют магнитные поля, поэтому они не перемещаются по прямой линии от источника к нам».

>Есть один способ, которым мы можем выйти на их след. Мы можем искать следы бойни, оставленной массивными космическими частицами, когда они врезаются в газ и пыль в межзвездной среде.

Одним из продуктов этих атомных столкновений является пара кварка и антикварка, известный как пион. Нейтральные версии этих недолговечных пар испаряются, образуя вспышку гамма-лучей, поскольку они быстро распадаются, что мы можем легко увидеть издалека.

Поимка фотонов высокой энергии позволила составить приблизительную карту того, где находится галактика. могут родиться космические лучи, хотя трудно исключить другие источники гамма-лучей, такие как энергичные электроны, также врезающиеся в предметы.

Там, где нейтральные пионы испускают гамма-лучи при распаде, распад заряженные создают нечто немного иное – высокоэнергетическое электронное нейтрино.

Нейтрино мерцают на грани существования, что дает им причудливое название «частицы-призраки». Почти не имея массы и заряда, чтобы заявить о своем присутствии, они могут лететь по прямой во Вселенной со скоростью, близкой к скорости света, останавливаясь только тогда, когда им случается встречаться с ядром атома лоб в лоб.

Обнаружение таких столкновений здесь, на Земле, требует невероятного терпения, но изолированные объекты, такие как IceCube, накопили годы наблюдений. Есть только одна проблема: нейтрино исходят из множества других источников, таких как наша собственная атмосфера.

«Чтобы увидеть астрофизические нейтрино из галактической плоскости, описанные в этом исследовании, авторам сначала нужно было преодолеть фон атмосферных нейтрино», — сказал Бигнелл ScienceAlert. .

«Авторы уменьшили этот фон, исключив основной тип атмосферных нейтрино, мюонные нейтрино. Мюонные нейтрино генерируют отчетливые прямые треки, которые позволяют легко реконструировать направление частиц, необходимое для нейтринной астрономии.»

Прошлые попытки отделить эти прямые следы от тех, которые производятся нейтрино астрофизического происхождения, не дали ничего близкого к статистически значимому.

Поэтому исследователи из IceCube Collaboration попытались сделать нечто иное, передав задача изучения характеристик прямых следов, создаваемых мюонными нейтрино из нашей собственной атмосферы, и нейтрино «электронного» типа, создаваемых далекими столкновениями космических лучей с компьютером.

«Авторы использовали машинное обучение, чтобы улучшить свои предыдущие методы анализа данных, и это позволило им включить в свой набор данных в 20 раз больше событий с более точной информацией о направлении, «, — говорит Бигнелл.

Новый анализ данных IceCube успешно выявил диффузное излучение нейтрино, сияющее из центра Млечного Пути, со статистической значимостью около 4,5 сигма. С помощью нескольких настроек и немного больше данных, возможно, даже удастся разрешить детали в этом свечении, что даст нам новый вид космического видения.

Несмотря на то, что мы немного отстаем от ‘5 сигма Физики стремятся с уверенностью принять открытие как надежное (ну, настолько надежное, насколько наука получает), результаты представляют собой веху в использовании нейтрино в качестве средства картирования нашей Вселенной.

Там, где когда-то был видимый свет единственный способ, которым мы могли бы изучать небеса, современная наука теперь имеет в своем распоряжении целый список инструментов, от тихого радиоизлучения низкой энергии до фотонов высокой энергии и самого грохота пространства-времени.

Мы на пороге того, чтобы увидеть реальность совершенно по-новому, используя частицы, которых едва ли существует, чтобы увидеть вещи, которые мы когда-то едва могли себе представить.

Это исследование было опубликовано в Science.