Neutrino-Teleskope starten neues Zeitalter der Astronomie

Die jüngste Entdeckung der Neutrino-Teilchen bombardiert, die Erde aus dem Weltall in eine neue Ära der Neutrino-Astronomie eingeläutet, sagen Wissenschaftler.

Neutrinos entstehen bei der Interaktion der kosmischen Strahlung mit ihrer Umgebung, nachgiebig Partikel ohne elektrische Ladung und Masse vernachlässigbar. Wissenschaftler haben über den Ursprung der kosmischen Strahlung gefragt, da sie wurden entdeckt, und Suche nach kosmischen Neutrinos über die Herkunft der geheimnisvolle Strahlen Aufschluss könnte.

Im November kündigte ein Team von Wissenschaftlern die Entdeckung der kosmischen Neutrinos durch die riesigen IceCube Neutrino-Observatorium in der Antarktis. [Neutrinos von jenseits des Sonnensystems befinden sich (Bilder)]

"Wir haben jetzt die Möglichkeit, festzustellen, was die Quellen sind, wenn wir die Quellen der kosmischen Strahlung in der Tat sehen", sagte Francis Halzen, principal Investigator des IceCube-Observatorium und ein theoretischer Physiker der University of Wisconsin-Madison. "Der große Unterschied, neue Astronomie weshalb, ist, dass wir sind nicht mit Licht, Neutrinos nutzen wir, um in den Himmel schauen."

Kosmische Besucher

Neutrinos sind die soziale Außenseiter der Teilchen-Welt – sie kaum mit Materie interagieren. Produziert in einer der heftigsten, aber unbekannten, Veranstaltungen im Universum, fahren sie auf die Erde zu nah an die Geschwindigkeit des Lichts und in geraden Linien, die Informationen über ihre Herkunft verrät. Schwarze Löcher, Supernovae und aktive galaktische Kerne sind nur einige der möglichen Ursachen für diese geisterhaften Teilchen.

Bis vor kurzem hatten Wissenschaftler nur Neutrinos jenseits der Erde von der Sonne oder von einer Supernova in der großen Magellanschen Wolke im Jahr 1987 entdeckt. Keine Neutrinos aus weit entfernten kosmischen Quellen hatte gesehen.

Aber im April 2012 IceCube erfasst zwei Neutrinos mit extrem hohen Energien – fast eine Milliarde Mal festgestellt, dass von denen im Jahr 1987 – das nur aus einer hochenergetischen Quelle außerhalb des Sonnensystems kommen könnte. Nach einem Blick tiefer in die Daten, fanden Wissenschaftler insgesamt 28 hochenergetischen Neutrinos mit Energien größer als 30 Teraelektronenvolt (TeV), ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science berichten.

Das Ergebnis öffnet die Tür zu einer neuen Art der Astronomie, die "den Himmel im Lichte der Neutrinos, anstatt Photonen Bild würde". "Jedes Mal, wenn wir einen anderen Weg ein Abbild des Himmels zu finden – mit Gammastrahlen, Röntgenstrahlen, Radiowellen — Sie schon immer in der Lage, Dinge zu sehen, Sie sah nie vor," Halzen sagte SPACE.com.

Der erfolgreiche Abschluss des IceCube und die Aussicht auf anderen Teleskopen am Horizont setzen die Neutrino-Welt brummt.

"Es ist der Punkt in der Zeit wenn es real, wird", sagte Uli Katz, Astrophysiker an der Universität Erlangen-Nürnberg in Deutschland, wer hilft KM3NeT, eine geplante Neutrino-Teleskop im Mittelmeer Speerspitze.

Neutrino-Teleskope

Die Idee der Neutrino-Detektoren geht zurück in die 1950er Jahre, als Clyde Cowan und Frederick Reines erstmals Neutrinos aus einem Kernreaktor entdeckt. Später erkannten Wissenschaftler solaren Neutrinos und atmosphärische Neutrinos.

Da Neutrinos so schwach mit anderen Teilchen interagieren, müssen Sie eine sehr große Menge der Materie zu haben, um sie zu erkennen. Wenn Neutrinos smash in Protonen und Neutronen im Inneren eines Atoms, produzieren sie sekundäre Partikel, die ein blaues Licht als Cherenkov-Strahlung abgeben. Sie benötigen einen großen, transparenten Detektor abgeschirmt von Tageslicht zu sehen, so dass Wissenschaftler sie tief unter Wasser bauen oder in Eis eingebettet.

Das tief Unterwasser Myon und Neutrino Detector (DUMAND) Projekt war eine vorgeschlagene Unterwasser Neutrino-Teleskop im Pazifischen Ozean in der Nähe der Insel Hawaii. Das Observatorium würde fast 0,25 kubische Meilen (1 Kubikkilometer) des Ozeans mehr als 3 Meilen (5 km) unter der Oberfläche gedehnt haben. Im Jahr 1976 begann im Jahr 1995 abgebrochen, sondern, ebnete DUMAND den Weg für Nachfolgeprojekte.

Wissenschaftler gebaut die Antarktis Myon und Neutrino Detector Array (AMANDA) in das Eis unter dem Südpol, die wurde schließlich Teil des IceCube-Observatorium. IceCube, die im Jahr 2010 abgeschlossen wurde, besteht aus einem Kubikkilometer Gitter Sensoren eingebettet unten 4.900 Fuß (1.500 m) des Eises.

In Europa entwickeln Wissenschaftler Pläne für KM3NeT, die 1,2 kubische Meilen (fünf Kubikkilometer) im Mittelmeerraum erstrecken wird. Und Wissenschaftler an der Baikal-Neutrino-Teleskop in Russlands den Baikalsee, der größte Süßwassersee nach Volumen in der ganzen Welt planen, Gigatonne Volumen Detektor (GVD) zu bauen, was wäre ein Kubikkilometer.

Die neuesten Neutrino-Teleskope können mehr als nur neue Astrophysik. Wissenschaftler beginnen zu nutzen, um die dunkle Materie, die unbekannte Substanz zu suchen, die rund 85 Prozent der gesamten Materie im Universum ausmacht. Darüber hinaus kann nicht in der Lage zu erkennen, dass hochenergetische Neutrinos ermöglichen neue Teilchenphysik, die sogar die besten Teilchenbeschleunigern erreichen.

"Ich erwarte, dass viel Mühe investiert werden, um dieses Feld in seine Fähigkeiten zu erhöhen," sagte Katz.

Anmerkung der Redaktion: Diese Geschichte war Jan. 21 aktualisiert, um den Speicherort der die Neutrino-Signal im Jahr 1987 von einer Supernova in der großen Magellanschen Wolke zu korrigieren.

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