Призрачные внегалактические частицы обнаружены в Антарктиде

Обнаружение этих космических нейтрино не только подтверждает их существование, но все же проливает свет на происхождение космических лучей, говорят исследователи.

Нейтринная обсерватория IceCube состоит из 86 «нитей», помещенных на глубину от 1450 до 2450 м под лед вблизи Южного полюса. Нити оснащены детекторами, улавливающими свет, исходящий от частиц высокой энергии, бороздящих сквозь окружающий лед.

Нейтрино имеют малую массу и проносятся сквозь материю так легко, что блок свинца размером со световой год не способен остановить их. Эти неуловимые частицы приходят от источников высоких энергий: взрывающихся звезд, черных дыр и галактических ядер между ними.

Хотя они не сильно взаимодействуют с материей, изредка единицы могут проникать в атомное ядро ​​на Земле. Когда это происходит, нейтрино генерирует частицу под названием мюон. Это именно то, что ученые ищут при поиске нейтрино – мюоны движутся быстрее, чем скорость света в твердой материи (в этом случае – лед) и генерируют световые волны, как след за лодкой в ​​воде, под названием эффект Вавилова – Черенкова. Они также показывают пути нейтрино (скорость света постоянна в вакууме, но она медленнее в среде, такой как лед или стекло, – это то, что вызывает преломление; так что мюоны на самом деле не нарушают предел скорости света).

Проект IceCube обнаружил нейтрино из-за пределов нашей Галактики в 2013 году, но, чтобы подтвердить обнаруженное, исследователям, во главе с группой из Висконсинского университета в Мадисоне, необходимо было убедиться, что эти нейтрино исходят не из источников в нашей Галактике (таких, как от Солнца). Для этого ученые искали нейтрино с близкими энергиями, которые были ближайшие со всех сторон с той же скоростью, то есть, что они не зависят от вращения Земли и орбиты вокруг Солнца – единственная ситуация, которая может произойти, если источник находится за пределами галактики.

Ученые также отфильтровали мюоны, созданные во время столкновения космических лучей с атмосферой планеты.

За два года, с мая 2010 года по май 2012 года, обсерваторией было обнаружено более 35 000 нейтрино, 20 из которых имеют достаточно высокие энергии, что делает их внегалактическими кандидатами.

Эти 20 нейтрино, называемые мюонных нейтрино, пришли с противоположного направления, но примерно с той же скоростью, как и аналогичные нейтрино, наблюдаемые ранее. Поскольку скорость, с которой они появились, примерно одинакова во время всего наблюдения, размещение обсерватории в результате суточного вращения и годовой орбиты Земли не имеет значения – результаты говорят о внегалактическом происхождении нейтрино.