Geisterhafte Teilchen aus dem Weltraum entdeckt in der Antarktis

Tief in dem antarktischen Eis begraben, hat eine Sternwarte gespenstische, fast masselose Teilchen, die innerhalb unserer Galaxie aus entdeckt und Punkte jenseits der Milchstraße.

Finden diese kosmischen Neutrinos nicht nur bestätigt ihre Existenz, sondern wirft auch ein Licht auf den Ursprung der kosmischen Strahlung, sagten die Forscher.

IceCube Neutrino-Observatorium besteht aus 86 Schächte gegraben 8.000 Fuß ins Eis nahe dem Südpol. Die Schächte sind mit Detektoren ausgestattet, die für das verräterische Licht von hochenergetischen Teilchen Pflügen durch das umgebende Eis untersucht. [Fotos von IceCube-Observatorium im Eis begraben]

Neutrinos haben wenig Masse, und Zip durch Materie so leicht, dass ein Block von führen ein Lichtjahr über würde nicht aufhalten. Dieser schwer fassbare Teilchen aus energiereichen Quellen stammen: explodierende Sterne, schwarze Löcher und galaktische Kerne unter ihnen.

Wenn sie viel mit Materie wechselwirken nicht, wird gelegentlich man ein Atomkern auf der Erde treffen. In diesem Fall erzeugt das Neutrino ein Teilchen ein Myon genannt. Das ist, was Wissenschaftler suchen, bei der Suche nach Neutrinos — die Myonen bewegen sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit in einem Festkörper (Eis in diesem Fall) und leichte Wellen, wie die Folge eines Bootes im Wasser, als Cherenkov-Strahlung zu erzeugen. Sie zeigen auch die Pfade der Neutrinos. (Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant in einem Vakuum, aber es ist langsamer in einem Medium wie Eis oder Glas – das ist, was Brechung bewirkt. So sind nicht die Myonen tatsächlich die Geschwindigkeit von Licht Grenze brechen).

Das IceCube-Projekt Neutrinos von außerhalb unserer Galaxie in 2013 gefunden, aber um die Erkennung zu bestätigen hatte die Forscher, geführt von einem Team an der Universität von Wisconsin-Madison, um sicherzustellen, dass diese Neutrinos waren nicht aus Quellen innerhalb unserer eigenen Galaxie (z. B. die Sonne) kommen. Dazu suchten sie Neutrinos mit ähnlichen Energien, die kamen aus allen Richtungen mit der gleichen Rate, d. h. sie sind unabhängig von Rotation und Umlauf um die Sonne der Erde – der einzige Weg, was passieren kann ist, wenn die Quelle außerhalb der Galaxie ist.

Die Wissenschaftler mussten auch herausfiltern Myonen, die beim Absturz der kosmischen Strahlung in der Atmosphäre des Planeten erstellt. Sie benutzten die Erde selbst um auszusondern, die meisten von diesen Myonen, zeigen die Sternwarte durch die Erde und in Richtung zum Himmel in der nördlichen Hemisphäre (die "down" in Bezug auf die Antarktis ist).

Mehr als zwei Jahren von Mai 2010 bis Mai 2012 protokolliert das Observatorium mehr als 35.000 Neutrinos mit 20 derer zeigen hoch genug Energien darauf kamen sie aus kosmischen Quellen.

Diese 20 Neutrinos, genannt Myon-Neutrinos, kam aus der entgegengesetzten Richtung, aber mit etwa der gleichen Geschwindigkeit, als ähnliche Neutrinos beobachtet in früheren Auflagen. Da die Rate, an dem sie sich zeigte, über das gleiche während der Beobachtung war, das bedeutet, es spielte keine Rolle, wo die Sternwarte Spitzen durch die tägliche Rotation und jährlichen Umlaufbahn der Erde war — das Ergebnis für extragalaktischen Neutrinos vorausgesagt. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

"Zumindest ein Bruchteil dieser Wandel extragalaktischen Ursprungs", sagte Albrecht Karle, UW-Madison Professor für Physik und einer der Autoren der neuen Studie, senior Leben Wissenschaft. "Das war eine neue Entdeckung."

Diese Beobachtungen erzählte ihnen auch etwas anderes: die Energien der Myon-Neutrinos mit den Nummern passte nicht gut mit einigen Modellen ihrer Herkunft. Die Wissenschaftler nicht adressieren Sie sie tief in ihrer Studie ("Wir überlassen, die Theoretiker," sagte Karle), aber die Daten angezeigt werden, zeigen diese Myon-Neutrinos kommen wahrscheinlich nicht von Gamma Ray Bursts (GRBs), die hochenergetischen Ereignisse im Raum sind.

"Es gibt einige strenge Obergrenzen von Neutrinos von GRBs — wir wissen sie nicht, die produzieren viele," sagte er.

In ähnlicher Weise scheinen aktive galaktische Kerne nicht der Schuldige sein, obwohl Karle, dass es zu früh ist sagte, um sicher zu sagen.

Andere Möglichkeiten sind Galaxien durch Anfälle von rapid Sternentstehung oder Massen von Gas und Staub, die schwarze Löcher in den galaktischen Zentren umgeben. Da Atome in den Schlund eines schwarzen Lochs gezogen bekommen, slam sie ineinander öfter bei höheren Energien. Schließlich produzieren einige Pionen, Neutrinos und Photonen. Wenn das der Fall Karle sagte wäre, würde man ein fast 1: 1-Verhältnis von hochenergetischen Neutrinos, Photonen begleiten zu erwarten. Aber, die noch nicht bestätigt oder widerlegt noch.

Die Studie ist in der heutigen detailliert (20. Aug.) Ausgabe der Zeitschrift Physical Review Letters.

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