Нейтринная обсерватория IceCube расположена на глубине полутора километров подо льдами самого южного континента — Антарктиды. Этот самый крупный в мире детектор частиц фиксирует следы элементарных частиц нейтрино, пришедших из космоса.
Сотрудники проекта объявили о 28 случаях попадания в детектор нейтрино очень высокой энергии.
"Это первый за историю наблюдений случай, когда учёным удалось доказать существование нейтрино высоких энергий, поступающих в Солнечную систему извне. Энергия этих частиц в миллион раз выше, чем энергия нейтрино, следы которых были замечены в 1987 году в связи со взрывом сверхновой в Большом Магеллановом Облаке. Приятно, наконец, найти то, что мы так долго искали. Теперь мы стоим на пороге новых астрофизических открытий", — говорит главный исследователь IceCube Фрэнсис Хальцен (Francis Halzen) из университета Висконсина-Мэдисона.
Нейтрино — частицы хоть и вездесущие, но практически неуловимые. Через каждый квадратный сантиметр Земли ежесекундно проходят миллиарды таких частиц, но они ценны для другого рода исследований, поскольку исходят они от Солнца или земной атмосферы.
Космические нейтрино поймать не так-то просто. Эти частицы обладают очень малой, почти нулевой, массой и крайне редко взаимодействуют с материей. Поэтому засечь их могут только очень чувствительные детекторы.
Частицы нейтрино космического происхождения имеют столь большое значение для астрофизиков, поскольку они несут информацию о событиях в самых отдалённых уголках Вселенной.
Теоретики уже много раз говорили о том, что нейтрино, приходящие к нам с границ Галактики или даже из области, лежащей за её пределами, являются следами крупных событий космического масштаба, в ходе которых выделяется огромное количество энергии. Эти частицы помогут в изучении таких объектов, как пульсары, чёрные дыры, сверхновые, активные ядра галактик и многого другого.
Проект IceCube преследует, в первую очередь, две главных научных цели: измерение скорости потока нейтрино высокой энергии и идентификация источников частиц.
В анализе, приведённом в статье журнала Science, исследователи пишут, что открытие космических нейтрино в обсерватории IceCube, приравнивается к более чем 4 сигма, что вполне соответствует ожиданиям физиков.
"Из предыдущих наших исследований мы сделали выводы и улучшили методики анализа, а также расширили базу анализируемых данных, чтобы продвинуться вперёд в нашем поиске неуловимых астрономических сигналов. В данный момент мы пытаемся определить источник нейтрино и работаем над оптимизацией технологии наблюдения", — рассказывает представитель проекта Ольга Ботнер (Olga Botner) из университета Уппсалы.
Важно понимать, что 28 событий — не означает, что 28 нейтрино единовременно попали в детектор. Эти следы были обнаружены в базе данных по наблюдениям за период с мая 2010 по май 2013 года. Событие, которое породило поток частиц, достигает уровня энергии в 50 тераэлектронвольт (что в десятки раз больше, чем энергии, создаваемые в Большом адронном коллайдере).
Физикам удалось исключить возможность того, что обнаруженные нейтрино пришли от Солнца или из атмосферы Земли. Эти события нельзя объяснить потоками обычных атмосферных нейтрино или даже потоками мюонов, вызванными столкновениями космических лучей в атмосфере, — уж больно высок уровень энергии.
"Именно высокая чувствительность нашего детектора позволила сделать это открытие. На протяжении многих лет мы постоянно наблюдали атмосферные нейтрино и, наконец, увидели космические. Мы так долго этого ждали!" — рассказывает Хальцен в пресс-релизе университета Висконсина-Мэдисона.
Детектор IceCube помимо своей чувствительности и внушительных размеров также обладает довольно сложной конструкцией. Он состоит их 5160 цифровых оптических модулей, фотоумножителей, которые прикреплены к прочным длинным нитям. Каждая такая нить состоит из 60 фотоумножителей, а всего нитей в детекторе 86.
Нейтрино "ловят" по микроскопическим вспышкам голубого света, называемым в науке черенковским излучением. Эти вспышки появляются в ходе взаимодействия нейтрино со льдом.
IceCube, что дословно можно перевести как "ледяной куб", действительно имеет форму куба со стороной 1 километр. На сегодняшний день это самый крупный нейтринный детектор в мире.
Также по теме:
Новый эксперимент опроверг информацию о том, что частицы нейтрино движутся быстрее скорости света
Первооткрыватели нейтрино ждали Нобелевской премии давно
Уникальный подводный телескоп поможет разгадать тайны мироздания
Объявлены первые результаты эксперимента LUX по поиску частиц тёмной материи
