Οι αστρονόμοι ανιχνεύουν σωματίδια φαντασμάτων σε έναν γαλαξία πολύ, πολύ μακριά

Τα νετρίνα είναι παντού - περνούν γύρω και μέσα σας κάθε μέρα - αλλά ποτέ δεν θα ξέρετε καν ότι ήταν εκεί. Μοιάζουν με φαντάσματα, γι' αυτό και έχουν αποκτήσει το όνομα «σωματίδια φάντασμα». Έχουν απομείνει από τη Μεγάλη Έκρηξη και, σύμφωνα με τους επιστήμονες, υπάρχουν περισσότερα νετρίνα στο σύμπαν αυτή τη στιγμή από οποιοδήποτε άλλο είδος ύλης.

Τουλάχιστον, οι ανιχνευτές νετρίνων μας «νομίζουν» ότι υπάρχει ένας τόνος νετρίνων εκεί έξω. Δεν αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια, γεγονός που καθιστά σχεδόν αδύνατο να ανιχνευθούν. Αυτά τα άπιαστα μικρά σωματίδια θα μπορούσαν να κρατήσουν το κλειδί για την κατανόηση της φύσης και της διαστολής του σύμπαντος, γι' αυτό είναι τόσο συναρπαστικό το γεγονός ότι αυτά τα σωματίδια-φαντάσματα έχουν εντοπιστεί σε έναν γαλαξία πολύ μακριά.

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον ανιχνευτή νετρίνων που ανακάλυψε αυτά τα σωματίδια-φαντάσματα και τι μπορεί να σημαίνει για το μέλλον της αστρονομίας.

Πρώτον, τι είναι τα νετρίνα;

Μιλάμε για αυτά τα σωματίδια-φαντάσματα, αλλά τι είναι στην πραγματικότητα τα νετρίνα; Θεωρούνται στοιχειώδη σωματίδια παρόμοια με τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ με μια σημαντική διαφορά:είναι σχεδόν χωρίς μάζα και δεν αλληλεπιδρούν με οτιδήποτε περνούν. Είναι, κυριολεκτικά, απόκοσμοι.

Υπάρχουν επίσης τρεις διαφορετικοί τύποι νετρίνων που έχουμε εντοπίσει μέχρι στιγμής. Τα νετρίνα ηλεκτρονίων ζευγαρώνουν με ηλεκτρόνια, τα νετρίνα μιονίων με τα λεπτόνια μιονίων και τα νετρίνα ταυονίου που ζευγαρώνουν με τα λεπτόνια ταυ. Αυτά είναι σταθερά σωματίδια, αλλά αυτό δεν καθιστά εύκολο τον εντοπισμό τους. Οι τρεις «γεύσεις» του νετρίνου είναι επίσης σχεδόν πανομοιότυπες, καθιστώντας εξαιρετικά δύσκολο να τα ξεχωρίσουμε, ειδικά όταν δεν μπορούμε να τα δούμε.

Αυτά τα σωματίδια αρχικά θεωρούνταν χωρίς μάζα, αλλά έκτοτε διαπιστώθηκε ότι δεν έχουν απλώς μάζα, αλλά ότι κάθε τύπος νετρίνου έχει επίσης τη δική του «κατάσταση μάζας». Επίσης ταλαντώνονται μεταξύ των καταστάσεων μάζας και έχει θεωρηθεί ότι το αν θα είμαστε σε θέση να ανιχνεύσουμε αυτά τα σωματίδια-φαντάσματα θα εξαρτηθεί σε μεγάλο βαθμό από την κατάσταση μάζας κάθε σωματιδίου ανά πάσα στιγμή.

Τα μεγαλύτερα από αυτά τα σωματίδια, σχετικά, είναι τα νετρίνα ηλεκτρονίων. Όταν ταλαντώνονται, αυτά τα νετρίνα ηλεκτρονίων διασπώνται σε ένα ηλεκτρόνιο — ένα άλλο νετρίνο ηλεκτρονίων και ένα νετρίνο μιονίων. Τα νετρίνα μιονίων, με τη σειρά τους, ταλαντώνονται σε ταυ νετρίνα.

Μακρινά φαντάσματα

Προσπαθούμε να βρούμε νετρίνα κάπου αλλού εκτός από το ηλιακό μας σύστημα από τη δεκαετία του 1950, όταν ξεκινήσαμε για πρώτη φορά να κάνουμε αστρονομία με νετρίνα. Πράγματι, καταφέραμε να βρούμε μερικά που εκπέμπονταν από ένα σουπερνόβα στα τέλη της δεκαετίας του 1980, αλλά δεδομένου ότι τα αστέρια που πηγαίνουν νέο είναι ένα αρκετά σπάνιο φαινόμενο, αστρονομικά μιλώντας, δεν έχουμε εντοπίσει άλλα νετρίνα nova έκτοτε. Μέχρι τώρα.

Το τηλεσκόπιο Ice Cube, ένα τηλεσκόπιο σωματιδίων που είναι θαμμένο στον βαθύ πάγο στην Ανταρκτική, έχει ανιχνεύσει νετρίνα από και βρίσκεται σε έναν μακρινό γαλαξία. Συγκεκριμένα, αυτά τα νετρίνα αποστέλλονταν από ένα blazar γνωστό στους κύκλους της αστρονομίας ως "TXS 0506+056."

Το blazar είναι ένας τύπος κβάζαρ - ένα απομακρυσμένο αστέρι που απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας - που εκπέμπει ένα πίδακα πλάσματος στραμμένο προς τη γενική κατεύθυνση της Γης. Είναι πολύ δημοφιλείς στην έρευνα της αστροφυσικής υψηλής ενέργειας επειδή στέλνουν συνεχώς σωματίδια προς την κατεύθυνσή μας, συμπεριλαμβανομένων των νετρίνων.

Αυτό είχε ως αποτέλεσμα οι αστρονόμοι να πρέπει να αλλάξουν εντελώς τα μοντέλα τους για να ξανασκεφτούν πώς και γιατί τα νετρίνα εκπέμπονται από αυτά τα διαγαλαξιακά τέρατα και μπορεί να μας επιτρέψει να ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην προέλευση του σύμπαντος.

Γιατί να χρησιμοποιήσω έναν ανιχνευτή νετρίνων;

Μια τεράστια έκρηξη δημιούργησε το σύμπαν. Γνωρίζουμε ότι, αρχικά, τα νετρίνα ήταν μεγαλύτερα και είχαν μεγαλύτερη μάζα. Στην πραγματικότητα, ήταν αρκετά μεγάλα για να δημιουργήσουν την ισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης. Δεν θα μπορέσουμε ποτέ να δημιουργήσουμε αυτό το είδος βαρέος νετρίνου - αφού ήταν περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο φορές βαρύτερο από ένα πρωτόνιο - αλλά ίσως μπορέσουμε να κατανοήσουμε τη φύση του σύμπαντος μελετώντας τα μικροσκοπικά, σχεδόν χωρίς μάζα νετρίνα που παραμένουν. /P>

Εάν μπορούμε να μάθουμε πώς λειτουργούν τα νετρίνα και πώς κινούνται, μπορεί να είμαστε πολύ πιο κοντά στην κατανόηση του πώς ξεκίνησε το σύμπαν και πώς όλα αυτά τα σωματίδια συνεργάστηκαν για να δημιουργήσουν το σύμπαν στο οποίο ζούμε σήμερα.

Τα νετρίνα μπορεί να είναι ένα από τα πιο μικροσκοπικά πράγματα στο σύμπαν, αλλά αν μπορούμε να τα βρούμε με ανιχνευτές νετρίνων και να καταλάβουμε πώς λειτουργούν, μπορεί να είναι το κλειδί για να μας βοηθήσουν να καταλάβουμε πώς φτάσαμε εδώ και πού πάμε από εδώ. Αν το μόνο μέρος που έχετε ακούσει για τα νετρίνα είναι στο "Star Trek", δεν είστε μόνοι — οι περισσότεροι άνθρωποι, εκτός από αστρονόμους και φυσικούς σωματιδίων, δεν έχουν ιδέα τι είναι τα νετρίνα και τι σημαίνουν για το σύμπαν.

Αυτή τη στιγμή, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι υπάρχουν περισσότερα νετρίνα στον γαλαξία από οποιοδήποτε άλλο σωματίδιο. Εάν μπορούσαμε να δούμε αυτά τα σωματίδια ή ακόμα και να τα εντοπίσουμε, θα μπορούσε να μας δώσει μια καλύτερη ιδέα για το πώς σχηματίστηκε το σύμπαν και ποια απίθανη αλυσίδα γεγονότων συνέβησαν που προκάλεσαν τη δημιουργία του πλανήτη μας και την αρχή του είδους μας.