Izvor kozmičnih žarkov je bila ena najbolj trajnih skrivnosti v fiziki in videti je, da bo tako ostalo še nekaj časa. Eden vodilnih kandidatov, od koder prihajajo kozmični žarki, so eksplozije gama žarkov in fiziki so upali, da bo ogromen antarktični detektor, imenovan IceCube Neutrino Observatory, potrdil to teorijo. Toda opažanja več kot 300 GRB niso pokazala nobenih kozmičnih žarkov. Skratka, kozmični žarki niso tisto, kar smo mislili, da so.
Toda tako kot Thomas Edison, ki je dejal, da je "vsak napačen zavržen poskus še en korak naprej," fiziki to najnovejšo ugotovitev vidijo kot napredek.
"Čeprav nismo odkrili, od kod prihajajo kozmični žarki, smo naredili velik korak k izključitvi ene izmed vodilnih napovedi," je dejal glavni raziskovalec IceCube in profesor fizike Univerze v Wisconsinu – Madison Francis Francis Halzen.
Kozmični žarki so električno nabiti delci, kot so protoni, ki udarijo na Zemljo iz vseh smeri, z energijo do sto milijonov krat večjo od tiste, ki jo ustvarijo človeški pospeševalci. Intenzivni pogoji, potrebni za ustvarjanje takšnih energijskih delcev, so fizike usmerili v zanimanje za dva potencialna vira: ogromne črne luknje v središčih aktivnih galaksij in gama žarkov (GRB), utripe gama žarkov, povezane z izjemno energičnimi eksplozijami, ki so jih opazili. v oddaljenih galaksijah.
IceCube za raziskovanje teh dveh teorij uporablja nevtrine, ki naj bi spremljali proizvodnjo kozmičnih žarkov. Znanstveniki IceCube v članku, objavljenem v številki revije Nature z dne 19. aprila, opisujejo iskanje nevtrinov, ki so jih oddali 300 posnetkov gama žarkov, nazadnje sovpadali s sateliti SWIFT in Fermi med majem 2008 in aprilom 2010. Presenetljivo je, da niso našli nobenega - rezultat, ki nasprotuje 15-letnim napovedim in izziva eno od dveh vodilnih teorij o nastanku kozmičnih žarkov najvišje energije.
Detektor išče visokoenergijsko (teraelektronvolt; 10)12-elektronvolt) nevtrini, v svojem prispevku pa je skupina povedala, da so ugotovili zgornjo mejo pretoka energijskih nevtrinov, povezanih z GRB, ki je vsaj faktor 3,7 pod napovedmi. To pomeni, da bodisi GRB-ji niso edini viri kozmičnih žarkov z energijo večjo od 1018elektronapetost ali učinkovitost proizvodnje nevtrinov je precej nižja, kot je bilo napovedano. Kakor koli že, pravijo znanstveniki, bo treba ponovno pregledati naše trenutne teorije o proizvodnji kozmičnih žarkov in nevtrinov v GRB. "Rezultat tega nevtrinskega iskanja je pomemben, ker imamo prvič instrument z dovolj občutljivosti, da odpremo novo okno za proizvodnjo kozmičnih žarkov in notranje procese GRB, "je povedal tiskovni predstavnik IceCube in profesor fizike Univerze Maryland Greg Sullivan. "Nepričakovana odsotnost nevtrinov iz GRB je prisilila ponovno oceno teorije za proizvodnjo kozmičnih žarkov in nevtrinov v kroglici GRB in morda teorije, da se v ognjeni krogli ustvarjajo visokoenergetski kozmični žarki." IceCube je detektor delcev na Južni pol, ki beleži interakcije skoraj brezmasnih nevtrinov. Instrumenti opazujejo nevtrine z zaznavanjem svetlo modre svetlobe, ki nastane pri nevtrinskih interakcijah v ledu. Nevtrini zlahka potujejo skozi ljudi, stene ali cele planete, kot je Zemlja. Da bi zaznali njihove redke interakcije, je IceCube zgrajen v ogromnem obsegu. En kubični kilometer ledeniškega ledu, dovolj za namestitev velike piramide Gize 400-krat, je opremljen s 5.160 optičnimi senzorji, vgrajenimi do 2,5 kilometra globoko v led.GRB, najmočnejše eksplozije vesolja, običajno najprej opazijo sateliti, ki uporabljajo X žarki in / ali gama žarki. Različice GRB so vidne približno enkrat na dan in so tako svetle, da jih je mogoče videti na polovici poti skozi vidni vesolje. Eksplozije običajno trajajo le nekaj sekund in v tem kratkem času lahko zasenčijo vse ostalo v vesolju. Znanstveniki pravijo, da bo izboljšano teoretično razumevanje in več podatkov iz konkurenčnega detektorja IceCube znanstvenikom pomagalo bolje razumeti skrivnost proizvodnje kozmičnih žarkov. IceCube trenutno zbira več podatkov s dodelanim, bolje umerjenim in bolje razumljivim detektorjem. IceCube upravlja sodelovanje 250 fizikov in inženirjev iz ZDA, Nemčije, Švedske, Belgije, Švice, Japonske, Kanade, Nove Zelandije, Avstralije in Barbados. Več informacij o IceCubeu.
Vir: IceCube / Univerza Wisconsin
