Pesquisadores usando o Observatório de Neutrinos IceCube ter resolvido através dos bilhões de partículas subatômicas que zip através do seu congelado cúbico-quilómetro porte detector a cada ano para reunir poderosa nova evidência em apoio de 2013 observações confirmam a existência de neutrinos cósmicos. A evidência é importante porque anuncia uma nova forma de astronomia usando neutrinos, as partículas de alta energia quase sem massa gerados em aceleradores da natureza: os buracos negros, estrelas massivas explodem e os núcleos energéticos de galáxias.
Em um novo estudo, a detecção de 21 ultra-múons de alta energia - partículas secundárias criadas nas raras ocasiões quando neutrinos interagem com outras partículas --provides confirmação independente de neutrinos astrofísicos de nossa galáxia, bem como neutrinos cósmicos de fontes externas à Via Láctea.
As observações foram informou hoje (20 de agosto de 2015) em um artigo publicado na revista Physical Review Letters pela colaboração IceCube, que chamou os dados um "sinal inequívoco" de neutrinos astrofísicos, ultra partículas de alta energia que tenham atravessado o espaço é perturbada por estrelas, planetas, galáxias, campos magnéticos ou nuvens de poeira interestelar - fenômenos que, em altas energias, atenuar significativamente partículas mais mundanas, como fótons.
Porque eles não têm quase nenhuma massa e sem carga elétrica, os neutrinos podem ser muito difíceis de detectar e só são observadas indiretamente quando colidem com outras partículas para criar múons, partículas secundárias indicadores. Além do mais, existem diferentes tipos de neutrinos produzidos em diferentes processos astrofísicos. A colaboração IceCube, um grande consórcio internacional com sede na Universidade de Wisconsin-Madison, assumiu o enorme desafio de peneirar uma massa de observações para identificar talvez uma dúzia dos neutrinos maior energia que viajaram a partir de fontes na Láctea Way e além de nossa galáxia.
Esses neutrinos de alta energia, os cientistas acreditam, são criados lá no fundo alguns dos fenômenos mais violentos do universo.As partículas criadas nesses eventos, incluindo neutrinos e raios cósmicos, são acelerados para os níveis de energia que excedem os aceleradores terrestres recordes, como o Large Hadron Collider (LHC) por um fator de mais de um milhão. Eles são apreciados pelos astrofísicos porque a informação que detêm é intocada, inalteradas como as partículas de viajar milhões de anos-luz entre suas fontes e Terra. A capacidade de estudar os neutrinos maior energia promete insights sobre uma série de problemas em física, incluindo a forma como a natureza constrói aceleradores de partículas poderosos e eficientes no universo.
As últimas observações foram feitas por apontar o Observatório Ice Cube - composta de milhares de sensores ópticos afundados nas profundezas do gelo da Antártida no Pólo Sul - através da Terra para observar o céu do hemisfério Norte. A Terra serve como um filtro para ajudar a eliminar um fundo confuso de múons criados quando raios cósmicos colidir com a atmosfera da Terra.
"Procurando por neutrinos do múon que chegam ao detector através da Terra é a maneira IceCube deveria fazer neutrino astronomia e ela foi entregue", explica Francis Halzen, um professor de UW-Madison da física e investigador principal do IceCube. "Isto é tão perto de uma confirmação independente como se pode obter com um instrumento único."
Entre maio de 2010 e maio de 2012, IceCube registrou mais de 35.000 neutrinos. No entanto, apenas cerca de 20 desses eventos de neutrinos foram clock de níveis de energia indicativos de fontes astrofísicas ou cósmicas.
Os resultados são significativos porque, usando a técnica diferente, reafirmam a capacidade do Observatório IceCube para provar os neutrinos fantasmas. Ao instrumentar um quilômetro cúbico de profundo gelo da Antártida, os cientistas foram capazes de fazer um detector de grande o suficiente para capturar a assinatura do neutrino colisão rara. Quando isso ocorre smashup raro, ele cria um múon, o que, por sua vez, deixa um rastro de Cherenkov luz que espelha fielmente a trajetória do neutrino. Os "estrondos sônicos ópticos" criadas quando neutrinos colidir com outra partícula são detectados pelos sensores ópticos que compõem a matriz detector IceCube e, em teoria, pode ser usado para apontar para uma fonte.
"Esta é uma excelente confirmação das recentes descobertas de IceCube, abrindo as portas para uma nova era na física de partículas", diz Vladimir Papitashvili, astrofísica e ciências geoespaciais diretor de programa na (NSF) Divisão de Programas Polares da Fundação Nacional de Ciência. "E isso só foi possível por causa de qualidades extraordinárias de gelo da Antártida ea capacidade da NSF para enfrentar com sucesso os enormes problemas científicos e logísticos nos lugares mais inóspitos da Terra."
Mas, enquanto as novas observações confirmam a existência de neutrinos astrofísicos e os meios para detectá-los usando o Observatório IceCube, fontes pontuais reais de neutrinos de alta energia continuam a ser identificados.
Albrecht Karle, um professor de UW-Madison da física e um autor sênior do relatório Physical Review Letters, observa que, embora as faixas induzida por neutrinos gravados pelo detector IceCube ter uma resolução que aponta bom, dentro de menos de um grau, a equipe IceCube tem não observado um número significativo de neutrinos provenientes de qualquer fonte única.
Os neutrinos observados na última pesquisa, no entanto, têm níveis de energia idênticos aos observados quando o observatório se provar o céu do hemisfério sul. Isso, diz Karle, sugere que muitas das potenciais fontes de neutrinos mais alta energia são gerados além da Via Láctea. Se houvesse um número significativo de fontes em nossa própria galáxia, observa ele, o detector IceCube se iluminava quando se observa o plano da nossa galáxia - a região onde a maioria das fontes geradoras de neutrinos provavelmente seriam encontrados.
"O plano da galáxia é onde as estrelas são. É onde os raios cósmicos são acelerados, de modo que seria de esperar para ver mais fontes de lá. Mas os neutrinos maior energia que observamos vêm de direções aleatórias", diz Karle, cujas ex-aluno de pós-graduação, Chris Weaver, é o autor correspondente do novo estudo. "É a confirmação de som que a descoberta de neutrinos cósmicos de além de nossa galáxia é real."
IceCube é baseado no Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC) na UW-Madison. O observatório foi construído com grande apoio da National Science Foundation, bem como o apoio de agências de financiamento parceiro em todo o mundo. Mais de 300 físicos e engenheiros dos Estados Unidos, Alemanha, Suécia, Bélgica, Suíça, Japão, Canadá, Nova Zelândia, Austrália, Reino Unido, Coréia e Dinamarca estão envolvidos no projeto.
O Galaxy diário via Universidade de Wisconsin / Madison
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