Произходът на космическите лъчи е била една от най-трайните мистерии във физиката и изглежда, че ще остане така известно време по-дълго. Един от водещите кандидати, откъдето идват космическите лъчи, са изблици на гама лъчи, а физиците се надяваха, че огромен антарктически детектор, наречен Нейтрино обсерватория IceCube, ще потвърди тази теория. Но наблюдения от над 300 GRB не показаха никакви доказателства за космически лъчи. Накратко, космическите лъчи не са това, което ние си мислехме, че са.
Но, подобно на Томас Едисън, който каза, че „всеки отхвърлен опит е още една крачка напред“, физиците разглеждат това последно откритие като напредък.
„Въпреки че не сме открили откъде идват космическите лъчи, ние направихме голяма стъпка към изключване на едно от водещите прогнози“, казва главният изследовател на IceCube и професор по физика на Университета на Уисконсин - Медисън Франсис Халцен.
Космическите лъчи са електрически заредени частици, като протони, които удрят Земята от всички посоки с енергия до сто милиона пъти по-висока от тези, създадени в ускорители, създадени от човека. Интензивните условия, необходими за генериране на такива енергийни частици, са съсредоточили интереса на физиците към два потенциални източника: масивните черни дупки в центровете на активни галактики и избухвания на гама лъчи (GRBs), проблясъци на гама-лъчи, свързани с изключително енергийни експлозии, които са били наблюдавани в далечни галактики.
IceCube използва неутрино, за които се смята, че съпътстват производството на космически лъчи, за да изследват тези две теории. В документ, публикуван в броя на списанието Nature от 19 април, учените от IceCube описват търсене на неутрино, излъчено от 300 изблици на гама лъчи, наблюдавани най-скоро в съвпадение със спътниците SWIFT и Fermi, между май 2008 г. и април 2010 г. Изненадващо, те намерени няма - резултат, който противоречи на 15 години прогнози и предизвикателства една от двете водещи теории за произхода на космическите лъчи с най-висока енергия.
Детекторът търси високоенергиен (тераелектронволт; 1012-електронволт) неутрино и в своята статия екипът заяви, че е открил горна граница на потока от енергийни неутрино, свързани с GRBs, която е поне коефициент от 3,7 под прогнозите. Това означава, че или GRBs не са единствените източници на космически лъчи с енергия по-голяма от 1018електронни волтажи или ефективността на производството на неутрино е много по-ниска от предвидената. Така или иначе, казват учените, настоящите ни теории за производството на космически лъчи и неутрино в GRB трябва да бъдат преразгледани. "Резултатът от това търсене на неутрино е значителен, защото за първи път имаме инструмент с достатъчна чувствителност, за да отворим нов прозорец за производството на космически лъчи и вътрешните процеси на GRBs ", заяви говорителят на IceCube и професор по физика на Университета на Мериленд Грег Съливан. "Неочакваното отсъствие на неутрино от GRBs наложи повторна оценка на теорията за производство на космически лъчи и неутрино в огнена топка на GRB и вероятно на теорията, че високоенергийните космически лъчи се генерират в огнени топки. IceCube е детектор на частици в Южен полюс, който записва взаимодействията на почти безмасов неутрино. Инструментите наблюдават неутрино, като откриват слабата синя светлина, получена при неутрино взаимодействия в лед. Неутрино могат лесно да пътуват през хора, стени или цели планети, като Земята. За да открие техните редки взаимодействия, IceCube е изграден в огромен мащаб. Един кубичен километър ледников лед, достатъчен да побере голямата пирамида в Гиза 400 пъти, е оборудван с 5160 оптични сензора, вградени на дълбочина до 2,5 километра в леда. ГРБ, най-мощните експлозии във Вселената, обикновено се наблюдават първо от спътници, използващи X - лъчи и / или гама лъчи. GRB се виждат около веднъж на ден и са толкова ярки, че могат да се видят от половината път през видимата Вселена. Експлозиите обикновено траят само няколко секунди и през това кратко време те могат да затъмнят всичко останало във Вселената. Учените твърдят, че подобреното теоретично разбиране и повече данни от конкурентния детектор IceCube ще помогнат на учените да разберат по-добре тайната на производството на космически лъчи. В момента IceCube събира повече данни с финализирания, по-добре калибриран и по-добре разбран детектор. IceCube се управлява от сътрудничество на 250 физици и инженери от САЩ, Германия, Швеция, Белгия, Швейцария, Япония, Канада, Нова Зеландия, Австралия и Barbados. Повече информация за IceCube.
Източник: IceCube / University of Wisconsin
