Обсерватория IceCube, спрятанная глубоко подо льдом Антарктиды, поймала таинственные нейтрино

18 марта 2024, 11:31

Источник:

arXiv

Исследователи, которые работают с данными нейтринной обсерватории IceCube, считают, что они, возможно, заметили тау-нейтрино. Это одно из состояний неуловимых элементарных частиц из космоса. Они настолько трудно поддаются наблюдению и изучению, что за почти 10 лет работы удалось зафиксировать всего семь сигналов. Однако даже они могут оказаться частично ложными.

Что такое нейтрино и как их ищут

По данным обсерватории IceCube, каждую секунду через наши тела проходит около 100 триллионов нейтрино. Это самые легкие из известных нам частиц, которые имеют массу и являются фундаментальными, то есть не состоят из меньших физических строительных блоков.

Мы до сих пор точно не знаем, как рождаются нейтрино, хотя и имеем некоторые теории для этого. Зато нам известно, что они практически не взаимодействуют с материей, обычно свободно проходя сквозь нее. Для исследования этих частиц ученые построили специальную обсерваторию, которую спрятали глубоко под слоем льда в Антарктиде на глубине от 1450 до 2450 метров. Такая глубина необходима для того, чтобы избежать попадания на сверхчувствительные детекторы других космических частиц (мюонов, нуклонов, гамма-квантов и других). Толстый слой льда блокирует все, но даже целая планета не может заблокировать поток нейтрино.

IceCube состоит из длинных кабелей, которые объединяют более 5 000 светочувствительных устройств, спущенных в глубокие отверстия во льду. Они обнаруживают редкие вспышки синего света, которые возникают при взаимодействии нейтрино с молекулами в антарктическом льду. Вероятность того, что фоновый шум может повлиять на сигнал тау-нейтрино, составляет менее одного на 3,5 миллиона.

Физик Университета штата Пенсильвания и один из ведущих авторов исследования Даг Ковен говорит, что обнаружение семи потенциальных событий тау-нейтрино в данных обсерватории в сочетании с очень низким количеством ожидаемых фоновых событий позволяет утверждать, что очень маловероятно, что такие фоновые события могли создать аж семь "самозванцев тау-нейтрино", то есть фальшивых срабатываний детекторов.

В своей работе ученые утверждают, что измеренный поток нейтрино согласуется с ожиданиями, базирующимися на ранее опубликованных измерениях.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале Physical Review Letters, а сейчас размещены на сервере препринтов arXiv для рецензирования. Ученые продолжают исследовать нейтрино, чтобы понять их роль и место в жизни Вселенной.