Energii neutrinoase de la Cosmos
Omenirea studiază universul de mii de ani, uita la cerul de noapte fascinant, ghidat de lumina vizibilă emisă de o multitudine de stele și alte fenomene. In ultimul secol, noi fotografii ale cerului de noapte au fost descoperite de oamenii de știință care utilizează diferite lungimi de undă ale luminii pe care ochiul liber nu se poate vedea, cum ar fi undele radio, radiații infraroșii, raze X si raze gamma. De fiecare dată când o fereastră nouă se deschide spre cer, fenomene noi și neașteptate au fost descoperite, cum ar fi radiația relicva de la Big Bang, stelele neutronice, nuclee galactice active (AGN), găurile negre, exploziile de raze gama (GRB) și alte obiecte interesante. Astăzi, oamenii de știință au început să deschidă o fereastră nouă ansamblu cu celelalte particule elementare, neutrinii și fotonii, care este o particulă elementară a luminii utilizate pentru explorarea universului. Acest nou domeniu al astronomiei neutrinilor, sperăm să descoperim noi fenomene necunoscute și să ne ajute să răspundem la unele întrebări pe care le avem astăzi.
Neutrinos, particule care nu prezintă o sarcină electrică neclară și interacționează numai cu materia prin forțe nucleare slabe. În ultimii ani, sa constatat că neutrinii au o masă mică, dezvăluind ipoteza anterioară că era fără masă. În soare, se formează o cantitate imensă de neutrini în procesul de fuziune termonucleară, când patru atomi de hidrogen sunt transformați într-un atom de heliu. În ciuda numărului mare de neutrinos, în medie, numai unul dintre ei va interacționa cu corpul unei persoane în timpul vieții. Fluxul de neutrini de la Soare pe suprafața Pământului este de 6x10 10 neutrini pe centimetru pătrat, iar al doilea. Neutrinii din procesul de sudare la soare pot trece mai mulți ani lumină de la plumb solid înainte de a fi absorbiți de substanță. Probabilitatea ca interacțiunile neutrinilor cu materia să crească, totuși, cu energia neutrinilor.
Au fost observate trei tipuri diferite de neutrini: neutrinii electronici. neutrinii muonici și neutrinii tau. Aceste neutrinos sunt asociate cu trei particule încărcate electric, un electron, un muon și un tau. Toate cele șase particule sunt numite leptoni. Atunci când un neutrino interacționează cu materia, ea poate continua să fie ca un neutrino după interacțiune ( „interacțiune curent neutru“) sau de a crea particule încărcate corespunzătoare ( „interacțiunile curente de sarcină“). Neutrino electronic creează miuonic de electroni neutrino miuonic si specii tau tau leptoni.
Mutonii neutrini interacționează cu atomii pentru a produce muoni și dușuri de particule cu durată scurtă de viață.
În timpul interacțiunii cu energie înaltă, neutrinii leptonilor încărcați vor continua aproape în aceeași direcție cu neutrinii care intră. În discuție, electronul format în timpul interacțiunii va fi oprit cu câțiva metri, în timp ce muonul, cu masa mai mare, poate dura câțiva kilometri în funcție de energia sa. Determinarea direcției muonilor creați va da direcția neutrinilor muonului în câteva grade. Aceasta este cheia pentru a înțelege astronomia neutrinilor cu energie înaltă.
Succesele neutrinilor cu valoare mică și mare de energie
Energiile neutrinice cu un nivel scăzut de energie sunt produse în principal în procese nucleare, cum ar fi reacțiile termonucleare la soare sau în centrul exploziei supernovelor. Neutrinii cu energie înaltă sunt produși în principal în particule de coliziune cu energie înaltă produse de mezoni de scurtă durată care tind să neutrini și alte particule.
Amploarea energiilor neutrinice fizica particulelor cu energie scăzută, în al 10-lea MeV (volți mega electron), în timp ce neutrinii de mare energie cu energii deasupra GEV 10-lea (volt giga-electron).
Surse neutrino
Neutrinii solare
Neutrino Supernova
Cea de-a doua sursă de neutrini extraterestre a fost observată timp de 10 secunde în 1987, când stelele din Marea Neagră Magellan explodau ca o supernova, care mai târziu a fost numită SN1987. Neutrinul din accidentul interior a ajuns pe Pământ după ce a călătorit 170 000 de ani, cu câteva ore înainte de sosirea luminii. Neutrinii s-ar putea muta mai mult sau mai puțin direct de la colapsul central din interiorul stelei, dar efectul de explozie nu a fost vizibil mai târziu pe suprafața stelei. Aproximativ 25 de interacțiuni cu neutrini au observat detectorii de la Kamiokande (Japonia), Baksan (Sovjet Union) și IMB (SUA) timp de 10 secunde. Această observație a neutrinilor de la Soare și supernove este un nou tip de astronomie, deoarece neutrinii ne dau informații din procese adânci în interiorul obiectelor ascunse de lumina vizibilă sau de fotonii ca întreg.
Neutrine din surse necunoscute de raze cosmice
Un argument puternic în favoarea existenței unor neutrini de mare energie din spațiu este observarea energiei înalte a razelor cosmice.
Fotonii sunt chiar mai probabil decât protonii să fie absorbiți de radiația relicvă CMB, ceea ce înseamnă că universul nu este transparent pentru fotoni de energie foarte mari.
Există mai mulți candidați posibili pentru surse de raze cosmice de înaltă energie. Nucleul activ al galaxiilor (AGN) este o galaxie care are găuri negre superioare în centru. O gaură neagră poate avea o masă de până la o mie de milioane de mase solare. În centrul acestor galaxii, structura jetului este observată în zeci de mii de ani lumină de la eliberarea unei cantități mari de energie. Jeturile se formează atunci când materia din galaxie cade într-o gaură neagră. Fotonii cu energie înaltă sunt observați din aceste obiecte, iar protonii pot fi accelerați și ei. O altă sursă posibilă este exploziile cu raze gama (GRB), care sunt evenimente ciudate, emite un puls scurt de raze gama pentru o fracțiune de secundă și până la 100 de secunde. Ele sunt cele mai energice evenimente observate în univers. Două dintre aceste evenimente apar în fiecare zi. Ele sunt foarte departe, de la o distanță de 10 până la 10 ani lumină. O posibilă explicație pentru aceste evenimente este că stelele super-grele se prăbușesc în găuri negre sau două stele neutroni se încadrează unul în celălalt. Surse necunoscute ale radiațiilor cosmice de înaltă energie vor produce neutrinii atunci când protonii accelerat de mare energie se ciocnesc cu un gaz foton din toate sursele, în același mod ca și în cazul unui microunde. Coliziunea va produce mezonii care se vor deteriora în muoni, iar neutronii și muonii se vor deforma în electroni (pozitroni) și în două neutri. Aceste neutrinos vor călători, nu depind de câmpul magnetic din spațiu și, dacă se găsesc pe pământ, vor îndrepta înapoi la sursele de raze cosmice.
Fluxul de neutrini cosmice poate fi estimat din observațiile vitezei razelor cosmice de energie înaltă și se dovedește că sunt necesare detectori de dimensiunile de kilometri cubi pentru a captura neutrinii!
Neutrino din "materia întunecată"
Neutrinii cu energie înaltă, deși nu la fel de mari ca cei menționați în secțiunea anterioară, pot fi produși în legătură cu o altă observație ciudată. Unul dintre principalele mistere din fizica și astronomia modernă este "materia întunecată" din univers. Galaxiile și grupurile de galaxii se rotesc, ca și cum ar conține mai multă materie decât ceea ce putem observa cu instrumentele noastre astronomice standard. Numai cu materii vizibile observabile, galaxiile ar trebui să extragă stele și valori în spațiul gol datorită rotației rapide. Dar acest lucru nu se întâmplă, ceea ce indică faptul că aceasta este încă o problemă în obiecte, decât putem observa. Este doar o forță gravitațională care se simte necunoscut materiei ascunse. Această întrebare se numește "materie întunecată". Aproximativ 30% din energia din universul materiei, iar restul sub forma unei "energii întunecate" necunoscute, pe care nu o vom discuta în acest articol. Măsurătorile recente care utilizează satelitul WMAP au arătat că numai 4% din energia universului constă în materie obișnuită sub formă de atomi care creează stele și planete. Restul de 25% din energia totală sunt tipuri noi de materie necunoscute.
O explicație populară pentru materia întunecată este faptul că cea mai mare parte acest alt tip de materie este compusă din particule care interacționează slab masive (WIMP), care au fost create în Big Bang, în același timp, pe măsură ce afacerea noastră obișnuită. Astăzi este fluxul de particule din jurul nostru și creează partea dominantă a materiei în galaxia noastră. Când trec prin Soare și Pământ, pot deveni capcane gravitaționale în centrul acestor obiecte. Particulele de materie întunecată în centrele de Pământ și Soare va distruge sau anihila reciproc, atunci când două dintre ele se întâlnesc și produc materia obișnuită, printre alte particule, neutrini de mare energie. Energia tipică a acestor neutrini este mult mai mare decât energia neutrinilor generați în procesul de sinteză la soare. Observând neutrinii de mare energie din centrul pământului și / sau din soare, se pot obține informații despre materia întunecată. În același timp, aceasta ar trebui să fie o descoperire foarte importantă pentru fizica particulelor elementare.
Atmosfere neutrinoase
Când razele cosmice ating atmosfera, se produc particule cu durată scurtă care distrug, printre altele, muonii și neutronii muonului. Muonii sunt pulverizați pe suprafața Pământului și absorbiți câțiva zeci de kilometri în pământ. Neutrinii, cu toate acestea, pot trece cu ușurință pe întreg pământul și corespund neutrinilor cosmici. În același timp, ele pot fi folosite pentru a testa telescoapele neutrinice. Deoarece neutrinii cosmici ar trebui să aibă, în medie, energii mai mari decât neutrinii atmosferici, acest context poate fi procesat.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: