Kosmisko staru izcelsme ir bijusi viens no visizturīgākajiem noslēpumiem fizikā, un izskatās, ka tas tā paliks kādu laiku ilgāk. Viens no vadošajiem kandidātiem, no kurienes nāk kosmiskie stari, ir gamma staru pārrāvumi, un fiziķi cerēja, ka milzīgs Antarktikas detektors ar nosaukumu IceCube Neutrino Observatory apstiprinās šo teoriju. Bet vairāk nekā 300 GRB novērojumi neliecināja par kosmiskajiem stariem. Īsāk sakot, kosmiskie stari nav tie, par kuriem mēs domājām.
Bet, tāpat kā Tomass Edisons, kurš teica, ka “katrs nepareizs mēģinājums ir vēl viens solis uz priekšu”, fiziķi šo jaunāko atradumu uzskata par progresu.
"Lai arī mēs neesam atklājuši, no kurienes nāk kosmiskie stari, mēs esam spēruši lielu soli, lai izslēgtu vienu no vadošajām prognozēm," sacīja IceCube galvenais pētnieks un Viskonsinas Universitātes Madisonas fizikas profesors Fransisko Halzens.
Kosmiskie stari ir elektriski lādētas daļiņas, piemēram, protoni, kas sit uz Zemi no visiem virzieniem, ar enerģiju, kas ir līdz simts miljoniem reižu augstāka nekā cilvēka radītajos paātrinātājos. Intensīvie apstākļi, kas nepieciešami šādu enerģētisko daļiņu radīšanai, ir piesaistījuši fiziķu interesi par diviem iespējamiem avotiem: masīvajiem melnajiem caurumiem aktīvo galaktiku centros un gamma staru pārrāvumiem (GRB), gamma staru zibspuldzēm, kas saistītas ar ārkārtīgi enerģētiskiem sprādzieniem, kuri novēroti tālās galaktikās.
Lai izpētītu šīs divas teorijas, IceCube izmanto neitrīnus, kas, domājams, pavada kosmisko staru ražošanu. Rakstā, kas publicēts žurnāla Nature 19. aprīļa numurā, IceCube zinātnieki apraksta neitrīnu meklēšanu, kas no 2008. gada maija līdz 2010. gada aprīlim novēroti no 300 gamma staru pārrāvumiem, kas pēdējā laikā sakrīt ar SWIFT un Fermi satelītiem. Pārsteidzoši, ka viņi neatrada - rezultāts ir pretrunā ar 15 gadu prognozēm un izaicina vienu no divām vadošajām teorijām par kosmisko staru augstāko enerģiju.
Detektors meklē lielu enerģiju (teraelektronvolts; 1012-elektronvolti) neitrīno, un savā dokumentā komanda teica, ka viņi ir atraduši ar GRB saistīto enerģētisko neitrīno plūsmas augšējo robežu, kas ir vismaz koeficients 3,7 zem prognozēm. Tas nozīmē, ka vai nu GRB nav vienīgie kosmisko staru avoti, kuru enerģija ir lielāka par 1018elektronu volti, vai neitrīno ražošanas efektivitāte ir daudz zemāka, nekā tika prognozēts. Jebkurā gadījumā, kā apgalvo zinātnieki, būs jāpārskata mūsu pašreizējās kosmisko staru un neitrīno ražošanas teorijas GRB. "Šīs neitrīno meklēšanas rezultāts ir ievērojams, jo pirmo reizi mums ir instruments ar pietiekamu jutīgumu, lai atvērtu jaunu logs par kosmisko staru ražošanu un GRB iekšējiem procesiem, "sacīja IceCube pārstāvis un Merilendas Universitātes fizikas profesors Gregs Sulivivans. "Negaidīts neitrīno klātbūtnes trūkums GRB ir spiests pārvērtēt kosmisko staru un neitrīno radīšanas teoriju GRB ugunsbumbā un, iespējams, teoriju, ka ugunsbumbās ģenerē augstas enerģijas kosmiskos starus." IceCube ir daļiņu detektors pie Dienvidpols, kas reģistrē gandrīz bezsvara neitrīnu mijiedarbību. Instrumenti novēro neitrīnus, nosakot vāju zilu gaismu, kas rodas neitrīno mijiedarbībā uz ledus. Neitrīni var viegli ceļot caur cilvēkiem, sienām vai veselām planētām, piemēram, uz Zemes. Lai atklātu to reto mijiedarbību, IceCube ir izveidots milzīgā mērogā. Vienam kubik kilometram ledāja ledus, kas ir pietiekami, lai 400 reizes ietilptu lielajā Gīzas piramīdā, ir uzstādīti 5110 optiskie sensori, kas iestrādāti ledus augstumā līdz 2,5 kilometriem. Visuma visspēcīgākie sprādzieni GRB parasti tiek novēroti satelītos, izmantojot X -stari un / vai gamma stari. GRB ir redzami apmēram vienu reizi dienā, un tie ir tik spilgti, ka tos var redzēt no pusceļa pāri redzamajam Visumam. Sprādzieni parasti ilgst tikai dažas sekundes, un šajā īsajā laikā tie var pārspēt visu pārējo Visumu.Zinātnieki saka, ka uzlabota teorētiskā izpratne un vairāk datu no konkurējošā IceCube detektora palīdzēs zinātniekiem labāk izprast kosmisko staru ražošanas noslēpumu. IceCube šobrīd apkopo vairāk datu ar pabeigtu, labāk kalibrētu un labāk saprotamu detektoru. IceCube darbojas 250 fiziķu un inženieru sadarbībā no ASV, Vācijas, Zviedrijas, Beļģijas, Šveices, Japānas, Kanādas, Jaunzēlandes, Austrālijas un Barbadosa. Vairāk informācijas vietnē IceCube.
Avots: IceCube / Viskonsinas universitāte
