IceCube / NSF
منذ اقترح الفيزيائي الفرنسي بيير أوجيه في عام 1939 هذه الأشعة الكونية يجب أن تحمل كميات هائلة من الطاقة ، تساءل العلماء عما يمكن أن ينتج هذه المجموعات القوية من البروتونات والنيوترونات التي تمطر على الغلاف الجوي للأرض. تتمثل إحدى الطرق الممكنة لتحديد مثل هذه المصادر في تتبع المسارات التي تسلكها النيوترينوات الكونية عالية الطاقة في طريقها إلى الأرض ، حيث يتم إنشاؤها بواسطة الأشعة الكونية التي تصطدم بالمادة أو الإشعاع ، مما ينتج عنه جسيمات تتحلل بعد ذلك إلى نيوترينوات وأشعة جاما.
العلماء مع مكعب ثلج لقد حلل مرصد النيوترينو في القطب الجنوبي الآن عقدًا من اكتشافات النيوترينو هذه ووجد دليلًا على أن مجرة نشطة تسمى ميسييه 77 (المعروف أيضًا باسم Squid Galaxy) هو مرشح قوي لمثل هذا الباعث عالي الطاقة للنيوترينو ، وفقًا لـ ورقة جديدة نشرت في مجلة Science. إنه يقرب علماء الفيزياء الفلكية خطوة واحدة من حل لغز أصل الأشعة الكونية عالية الطاقة.
قالت جانيت كونراد ، زميلة آيس كيوب من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “هذه الملاحظة تمثل فجر القدرة على القيام بالفعل بعلم فلك النيوترينو”. يقول APS Physics. “لقد كافحنا لفترة طويلة لرؤية المصادر المحتملة للنيوترينوات الكونية ذات الأهمية العالية جدًا والآن رأينا واحدة. لقد كسرنا حاجزًا.”
كما لقد أبلغنا بالفعلو النيوترينوات السفر بالقرب من سرعة الضوء. قصيدة جون أبدايك عام 1959 ، “المرارة الكونية“تحيي ذكرى السمتين الأكثر تحديدًا للنيوترينوات: ليس لها شحنة ، ولعقود من الزمن اعتقد الفيزيائيون أنه ليس لديهم كتلة (في الواقع لديهم كتلة قليلة جدًا). النيوترينوات هي الجسيمات دون الذرية الأكثر وفرة في الكون ، لكنها نادرًا جدًا تتفاعل مع أي نوع من المواد. نتعرض باستمرار للقصف كل ثانية بملايين من هذه الجسيمات الدقيقة ، لكنها تمر من خلالنا حتى دون أن نلاحظها ، ولهذا أطلق عليها إسحاق أسيموف اسم “جسيمات الأشباح”.
نيكول ر. فولر ، IceCube / NSF
هذا المعدل المنخفض من التفاعل يصنع النيوترينوات من الصعب للغاية اكتشافها، ولكن نظرًا لكونها خفيفة جدًا ، يمكنها الهروب دون عوائق (وبالتالي غير متأثرة إلى حد كبير) من الاصطدامات مع جسيمات المادة الأخرى. هذا يعني أنها يمكن أن توفر أدلة قيمة لعلماء الفلك حول الأنظمة البعيدة ، معززة بما يمكن تعلمه باستخدام التلسكوبات عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، وكذلك موجات الجاذبية. معًا ، تمت الإشارة إلى هذه المصادر المختلفة للمعلومات بعلم الفلك “متعدد الرسل”.
يدفن معظم صائدي النيوترينو تجاربهم في أعماق الأرض ، ومن الأفضل إلغاء التداخل الصاخب من المصادر الأخرى. في حالة IceCube ، يشمل التعاون صفيفات من أجهزة الاستشعار البصرية بحجم كرة السلة مدفونة في أعماق جليد القارة القطبية الجنوبية. في المناسبات النادرة التي يتفاعل فيها نيوترينو عابر مع نواة ذرة في الجليد ، ينتج الاصطدام جسيمات مشحونة تنبعث منها فوتونات الأشعة فوق البنفسجية والزرقاء. يتم التقاط هذه بواسطة المستشعرات.
لذلك فإن IceCube في وضع جيد لمساعدة العلماء على تطوير معرفتهم بأصل الأشعة الكونية عالية الطاقة. مثل ناتالي ولتشوفر عن قناعة وأوضح لكوانتا في عام 2021:
الشعاع الكوني هو مجرد نواة ذرية أو بروتون أو مجموعة من البروتونات والنيوترونات. ومع ذلك ، فإن الأشعة الكونية النادرة المعروفة باسم الأشعة الكونية “عالية الطاقة للغاية” لها نفس القدر من الطاقة مثل كرات التنس التي يخدمها المحترفون. فهي أقوى بملايين المرات من البروتونات التي تندفع حول النفق الدائري لمصادم الهادرونات الكبير في أوروبا بنسبة 99.9999991٪ من سرعة الضوء. في الواقع ، أكثر الأشعة الكونية نشاطًا التي تم اكتشافها على الإطلاق ، والتي يطلق عليها اسم “جسيم يا إلهي” ، ضربت السماء في عام 1991 بسرعة تساوي 99.99999999999999999999951٪ من سرعة الضوء ، مما يعطيها تقريبًا طاقة كرة البولينج التي سقطت من ارتفاع الكتف على اصبع القدم.
لكن من أين تأتي هذه الأشعة الكونية القوية؟ هناك احتمال قوي نوى المجرة النشطة (AGNs) ، وجدت في وسط بعض المجرات. تأتي طاقتها من الثقوب السوداء الهائلة في مركز المجرة و / أو من دوران الثقب الأسود.
