wszechświat
dodano: 2015-10-22
Neutrina na krańcu Ziemi

ASTROFIZYKA

Neutrina na krańcu Ziemi

Kilkadziesiąt cząstek z różnych zakątków Wszechświata trafiło już do detektora IceCube na biegunie południowym. Być może dzięki nim rozwiążemy stare zagadki kosmosu.

Francis Halzen

Od 2010 roku na biegunie południowym trwa jeden z najambitniejszych i najtrudniejszych eksperymentów realizowanych na Ziemi. IceCube, gigantyczny detektor cząstek ukryty głęboko w pokrywie lodowej, rejestruje wysokoenergetyczne neutrina, które przelatują na wylot przez prawie wszystko, co napotykają na swojej drodze. Projekt, którego jestem kierownikiem naukowym, ma wyjaśnić, co przybywające z odległych zakątków kosmosu neutrina mówią nam o zachodzących tam zjawiskach. Interesują nas zwłaszcza tajemnicze, gwałtowne procesy odpowiedzialne za emisję promieniowania kosmicznego, czyli nieustannie bombardujących Ziemię cząstek naładowanych.

Wiemy, że IceCube bardzo rzadko będzie rejestrować wysokoenergetyczne neutrina. Te niemające ładunku elektrycznego, niezwykle lekkie i poruszające się niemalże z prędkością światła cząstki praktycznie nie oddziałują z materią. Kiedy na swojej drodze napotykają Ziemię, to niezależnie, czy przybywają z bliska, czy z daleka, prawie nigdy się nie zatrzymują, ale przelatują na wskroś przez planetę. Ponieważ wiedzieliśmy o tych trudnościach, nie dziwiło nas wcale, że dane zbierane w pierwszych latach pracy detektora, jeszcze w trakcie jego budowy, nie wykazywały niczego nadzwyczajnego. Wszystko zmieniło się w 2012 roku.

Pewnego dnia, podczas rutynowej telekonferencji dla członków zespołu badawczego, na ekranie ukazały się wykresy, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy. Przedstawiały dane dla dwóch neutrin o energii 1000 razy większej niż największa energia neutrina powstałego kiedykolwiek wcześniej w akceleratorach cząstek i prawie miliard razy większej niż energia neutrin emitowanych obficie przez Słońce. Nie ulegało wątpliwości, że cząstki te powstały w wyniku szczególnie energetycznych procesów, które rozegrały się z dala od naszej planety. Kiedy dotarło do nas, że jesteśmy świadkami przełomowego zdarzenia, wpadliśmy w euforię. Jeden z doktorantów, oddając panujące emocje, spontanicznie nadał cząstkom nazwy „Bert” i „Ernie”, imiona dwóch postaci z serialu Ulica Sezamkowa (nie chodziło tu o zwykłą zabawę – posługiwanie się nazwami własnymi jest o wiele łatwiejsze niż używanie długich ciągów liczbowych standardowo identyfikujących zdarzenia z udziałem neutrin).

Potwierdzenie, że zarejestrowane sygnały były naprawdę tym, czego szukaliśmy, a więc pierwszymi pikselami obrazu świata widzianego za pomocą neutrin, zajęło nam cały rok i wymagało zmodyfikowania procedur analizy danych. Od tego czasu zarejestrowaliśmy 54 wysokoenergetyczne neutrina; wiele z nich ochrzciliśmy imionami mapetów. Jedno nazwaliśmy „Big Bird” – miało energię dwa razy większą niż Ernie i Bert.

Obecnie staramy się ustalić, z jakiego kierunku docierają do nas te wysokoenergetyczne neutrina i jak mogły one powstać. Możliwe, że ich źródłem są wybuchy supernowych oraz inne kosmiczne eksplozje znane jako „rozbłyski gamma”. Jeżeli zdołamy definitywnie powiązać wysokoenergetyczne neutrina z tymi domniemanymi źródłami promieniowania kosmicznego, pokonamy kolejną granicę w rozumieniu fizyki ukrytej za nadzwyczaj dramatycznymi procesami, które są ich źródłem.

 

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 11/2015 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
12/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
24
W 1859 r. Karol Darwin opublikował dzieło O powstaniu gatunków na drodze doboru naturalnego.
Warto przeczytać
Czy znasz powiedzenie że matematykowi do pracy wystarczy kartka, ołówek i kosz na śmieci? To nieprawda! Pasjonującą, efektowną i praktyczną matematykę poznaje się dopiero w laboratorium.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

dodano: 2015-10-22
Neutrina na krańcu Ziemi

ASTROFIZYKA

Neutrina na krańcu Ziemi

Kilkadziesiąt cząstek z różnych zakątków Wszechświata trafiło już do detektora IceCube na biegunie południowym. Być może dzięki nim rozwiążemy stare zagadki kosmosu.

Francis Halzen

Od 2010 roku na biegunie południowym trwa jeden z najambitniejszych i najtrudniejszych eksperymentów realizowanych na Ziemi. IceCube, gigantyczny detektor cząstek ukryty głęboko w pokrywie lodowej, rejestruje wysokoenergetyczne neutrina, które przelatują na wylot przez prawie wszystko, co napotykają na swojej drodze. Projekt, którego jestem kierownikiem naukowym, ma wyjaśnić, co przybywające z odległych zakątków kosmosu neutrina mówią nam o zachodzących tam zjawiskach. Interesują nas zwłaszcza tajemnicze, gwałtowne procesy odpowiedzialne za emisję promieniowania kosmicznego, czyli nieustannie bombardujących Ziemię cząstek naładowanych.

Wiemy, że IceCube bardzo rzadko będzie rejestrować wysokoenergetyczne neutrina. Te niemające ładunku elektrycznego, niezwykle lekkie i poruszające się niemalże z prędkością światła cząstki praktycznie nie oddziałują z materią. Kiedy na swojej drodze napotykają Ziemię, to niezależnie, czy przybywają z bliska, czy z daleka, prawie nigdy się nie zatrzymują, ale przelatują na wskroś przez planetę. Ponieważ wiedzieliśmy o tych trudnościach, nie dziwiło nas wcale, że dane zbierane w pierwszych latach pracy detektora, jeszcze w trakcie jego budowy, nie wykazywały niczego nadzwyczajnego. Wszystko zmieniło się w 2012 roku.

Pewnego dnia, podczas rutynowej telekonferencji dla członków zespołu badawczego, na ekranie ukazały się wykresy, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy. Przedstawiały dane dla dwóch neutrin o energii 1000 razy większej niż największa energia neutrina powstałego kiedykolwiek wcześniej w akceleratorach cząstek i prawie miliard razy większej niż energia neutrin emitowanych obficie przez Słońce. Nie ulegało wątpliwości, że cząstki te powstały w wyniku szczególnie energetycznych procesów, które rozegrały się z dala od naszej planety. Kiedy dotarło do nas, że jesteśmy świadkami przełomowego zdarzenia, wpadliśmy w euforię. Jeden z doktorantów, oddając panujące emocje, spontanicznie nadał cząstkom nazwy „Bert” i „Ernie”, imiona dwóch postaci z serialu Ulica Sezamkowa (nie chodziło tu o zwykłą zabawę – posługiwanie się nazwami własnymi jest o wiele łatwiejsze niż używanie długich ciągów liczbowych standardowo identyfikujących zdarzenia z udziałem neutrin).

Potwierdzenie, że zarejestrowane sygnały były naprawdę tym, czego szukaliśmy, a więc pierwszymi pikselami obrazu świata widzianego za pomocą neutrin, zajęło nam cały rok i wymagało zmodyfikowania procedur analizy danych. Od tego czasu zarejestrowaliśmy 54 wysokoenergetyczne neutrina; wiele z nich ochrzciliśmy imionami mapetów. Jedno nazwaliśmy „Big Bird” – miało energię dwa razy większą niż Ernie i Bert.

Obecnie staramy się ustalić, z jakiego kierunku docierają do nas te wysokoenergetyczne neutrina i jak mogły one powstać. Możliwe, że ich źródłem są wybuchy supernowych oraz inne kosmiczne eksplozje znane jako „rozbłyski gamma”. Jeżeli zdołamy definitywnie powiązać wysokoenergetyczne neutrina z tymi domniemanymi źródłami promieniowania kosmicznego, pokonamy kolejną granicę w rozumieniu fizyki ukrytej za nadzwyczaj dramatycznymi procesami, które są ich źródłem.