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追踪高能中微子的起源

高能的起源 中微子 首次被追踪,解决了一个重要的天文谜团

了解和了解更多 能源 还是物质,对神秘的亚原子粒子的研究是非常关键的。 物理学家研究亚原子粒子—— 中微子 – 进一步了解不同的事件及其起源过程。我们通过研究了解星星,尤其是太阳 中微子。关于这个,还有很多东西需要学习 宇宙 对于任何对物理学和天文学感兴趣的科学家来说,了解中微子如何发挥作用是最重要的一步。

什么是中微子?

中微子是气态(且非常易挥发)粒子,几乎没有质量,不带电荷,它们可以穿过任何类型的物质,而本身不会发生任何改变。中微子可以通过承受极端条件和密集环境(如恒星)来实现这一目标, 行星 星系。中微子的一个重要特征是它们从不与周围的物质相互作用,这使得它们的分析非常困难。此外,它们以三种“味道”存在——电子、τ和μ子,当它们振荡时,它们会在这些味道之间切换。这被称为“混合”现象,这是进行中微子实验时最奇怪的研究领域。中微子最强大的特征是它们携带有关其确切起源的独特信息。这主要是因为中微子虽然能量很高,但它们不带电荷,因此它们不会受到任何功率的磁场的影响。中微子的起源尚不完全清楚。它们大多数来自太阳,但一小部分,尤其是高能量的,来自地球更深的区域。 空间。这就是为什么这些难以捉摸的流浪者的确切起源仍然未知,它们被称为“幽灵粒子”。

追踪高能中微子的起源

在天文学中发表的开创性双胞胎研究中 科学,研究人员首次追踪了一种幽灵般的亚原子粒子中微子的起源,这种中微子在南极洲冰层深处被发现,经过 3.7 亿年的旅行到达了南极洲。 行星 地球1,2。这项工作是由 300 多名科学家和 49 个机构合作完成的。冰立方中微子观测站在南极冰层深处设置了有史以来最大的冰立方探测器,探测到了高能中微子。为了实现他们的目标,他们在冰上钻了 86 个孔,每个孔深 5000 英里,分布在由 1 多个光传感器组成的网络上,覆盖总面积 86 立方公里。 IceCube探测器由美国国家科学基金会管理,是一个巨型探测器,由300根电缆组成,这些电缆被放置在延伸至冰层深处的钻孔中。探测器记录中微子与原子核相互作用时发出的特殊蓝光。许多高能中微子被检测到,但它们一直无法追踪,直到在冰盖下成功检测到能量为 50 万亿电子伏的中微子。这种能量几乎比通过大型哈顿对撞机循环的质子能量大 XNUMX 倍,大型哈顿对撞机是该领域最强大的粒子加速器。 行星。一旦完成检测,实时系统就会有条不紊地从地球和其他国家的实验室收集和编译整个电磁频谱的数据。 空间 关于中微子的起源。

中微子被成功追溯到发光体 星系 被称为“西装外套”。 Blazer 是一个巨大的椭圆形活动 星系 有两个发射中微子和伽马射线的射流。它具有独特的超大质量和快速旋转 黑洞 在其中心和 星系 以光速向地球移动。西装外套的其中一个喷流具有炽热的明亮特征,它直接指向地球,从而给出了这一点 星系 其名称。西装外套 星系 位于猎户座左侧,距离地球约4亿光年。天文台以及地球和地球上总共20个望远镜都检测到了中微子和伽马射线。 空间。第一项研究1显示了中微子的检测,随后的第二项研究2显示了开拓者 星系 早些时候也在 2014 年和 2015 年产生了这些中微子。闪耀者绝对是高能中微子的来源,因此也是宇宙射线的来源。

天文学的突破性发现

这些中微子的发现是一项重大成功,它可以使研究和观测中微子成为可能。 宇宙 以无与伦比的方式。科学家表示,这一发现可能有助于他们首次追溯神秘宇宙射线的起源。这些射线是原子碎片,从太阳系外部以光速照射到地球。它们被指责给卫星、通信系统等造成问题。与中微子相反,宇宙射线是带电粒子,因此磁场不断影响和改变它们的路径,这使得无法追溯到它们的起源。宇宙射线长期以来一直是天文学研究的主题,尽管它于 1912 年被发现,但它仍然是一个大谜团。

未来,使用与本研究中使用的类似基础设施的更大规模的中微子观测站可以更快地获得结果,并且可以进行更多的检测以揭示中微子的新来源。这项研究通过记录多个观察结果并认识整个电磁频谱的数据,对于进一步了解电磁波谱至关重要。 宇宙 控制它的物理机制。这是“多信使”天文学的一个主要例证,它使用至少两种不同类型的信号来检查宇宙,使其更加强大和准确,使此类发现成为可能。这种方法帮助发现了中子星碰撞,也帮助发现了中子星碰撞。 引力波 在最近的过去。这些使者中的每一个都为我们提供了关于 宇宙 以及气氛中的重大事件。此外,它还可以帮助我们更多地了解数百万年前发生的极端事件,这些事件促使这些粒子前往地球。

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{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}

来源(S)

1.The IceCube Collaboration 等。 2018. 对与高能中微子 IceCube-170922A 重合的燃烧耀变体的多信使观测。 科学. 361(6398)。 https://doi.org/10.1126/science.aat1378

2.The IceCube Collaboration 等。 2018. 在 IceCube-0506A 警报之前,来自耀变体 TXS 056+170922 方向的中微子发射。 科学. 361(6398)。 https://doi.org/10.1126/science.aat2890

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