科学家追溯了成千上万个“幽灵颗粒”的银河系起源,称为中微子,创造了有史以来第一张用物质而不是轻巧的银河系肖像。这给了他们一种崭新的研究宇宙的方式。
突破性的图像通过捕获 中微子 当它们穿过Icecube Neutrino天文台时,一个巨大的探测器埋在南极的冰内。
中微子获得了怪异的昵称,因为它们不存在电荷和近零的质量意味着它们几乎与其他类型的物质相互作用。因此,中微子在接近光速的情况下直接穿过常规物质。
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然而,通过减慢这些中微子的速度,物理学家终于将颗粒的起源数十亿年远到古老的,灾难性的恒星爆炸和宇宙射线碰撞。研究人员于6月29日在杂志上发表了他们的发现 科学。
“高度敏感的IceCube检测器提供的功能,再加上新的数据分析工具,使我们对我们的Galaxy&Mdash有了一个全新的视图,“它只是在以前暗示过,” 丹妮丝·考德威尔(Denise Caldwell),为研究提供资金的国家科学基金会物理部主任, 在一份声明中说。“随着这些功能继续进行完善,我们可以期待着看到这张照片的越来越多,有可能揭示出我们银河系的隐藏特征,从未见过人类。”
每一秒钟,大约1000亿个中微子通过身体的每个正方形厘米。微小的颗粒无处不在;在恒星的核火,巨大的超新星爆炸,宇宙射线和放射性衰减以及地球上的粒子加速器和核反应堆中产生。实际上,1956年最初发现从核反应堆中拉出的中微子仅次于光子作为宇宙中最丰富的亚原子颗粒。
尽管它们无处不在,但无还原和近乎无质量的粒子与其他物质的最小相互作用使中微子很难检测到。许多著名的中微子检测实验发现了从阳光下发送给我们的中微子的稳定轰炸,但是这种级联也掩盖了来自更异常的来源的中微子,例如巨大的星星爆炸,称为超新星和粒子阵雨,由宇宙射线产生。
为了捕获中微子,粒子物理学家转向位于南极洲阿蒙森 - 斯科特南极站的Icecube。巨大的探测器由5,000多个光学传感器组成,上面有86个琴弦,悬挂在钻孔到南极冰的1.56英里(2.5公里)的孔中。
尽管许多中微子通过地球完全没有通过,但它们偶尔会与水分子相互作用,从而形成了称为Muons的粒子副产品,可以目睹探测器传感器内部的光闪光。从这些闪光的模式来看,科学家可以重建中微子的能量,有时甚至是来源。
找到中微子的起点取决于在检测器中记录其方向的清晰度。负责费城德雷克塞尔大学物理学家Naoko Kurahashi Neilson的首席作者Naoko Kurahashi Neilson在声明中说,有些人的起源很明显,而其他人则产生了层叠的“绒毛球”。
通过喂养超过60,000多年的中微子级联反应,将10年收集到机器学习算法中,物理学家建立了令人惊叹的图片:一个空灵的,蓝斑的图像,显示了整个银河系中的中微子的来源。
该地图显示,中微子是在先前检测到的高γ射线计数的区域中绝大多数产生的,这证实了过去的怀疑是,许多幽灵颗粒被召唤为撞击星际气体的宇宙射线的副产品。它还让物理学家醒了。
尼尔森说:“我记得在人类历史上的这一点上说过,我们是第一个以光线以外的任何事物看到我们的银河系的人。”
就像以前的革命进步(例如射电天文学,红外天文学和引力波检测)一样,中微子映射为我们提供了一种全新的方式,可以窥视宇宙。现在,是时候看看我们发现的东西了。