Нейтрино представляет собой призрачные неуловимые частицы, крайне легкие, которые зарождаются в источниках, находящимися далеко за пределами нашей галактики. И вот, эти частицы были зафиксированы нейтрино-обсерваторией IceCube, которая размещается в толще льдов Антарктики. Благодаря тому, что нейтрино удалось обнаружить, был не только подтвержден факт, что они есть, это открытие, возможно, приоткроет загадку процессов космического излучения.
Устройство обсерватории IceCube Neutrino Observatory необычное – она состоит из 86 шахт, которые уходят почти 2.5 км вглубь льдов Южного Полюса. В каждой шахте находятся высокочувствительные фотодатчики, позволяющие фиксировать свет, который вырабатывается от столкновений высокоэнергетических нейтрино с молекулами воды.
Масса частиц нейтрино чрезвычайно мала и у них нет электрического заряда, благодаря чему нейтрино может свободно проникать через любую материю. Например, если представить себе глыбу свинца толщиной в один световой год, нейтрино свободно пройдет сквозь него. Нейтрино вырабатывается в следствии наиболее высокоэнергетических процессов во Вселенной, таких как: взрывы сверхновых, черные дыры и пр.
Хотя нейтрино является неуловимым, время от времени эти частицы сталкиваются с другой материей, в результате чего образуются новые частицы, называемые мюоном, скорость движения которых превышает скорость света, а попадая в воду или лед, они испускают конусообразные световые волны, имеющие название излучения Черенкова. Исследую движение и параметры этих волн, ученые могут больше узнать об их прародителе – нейтрино.
Впервые нейтрино было обнаружено в 2010, когда к работе приступила обсерватория IceCube. Однако, перед учеными стояла задача: убедиться, что найденные нейтрино, на самом деле, зарождаются в дальних пределах Вселенной. Как же можно было справиться с этой непростой задачей. Ученые, анализируя траекторию движения нейтрино, которые имеют одинаковый уровень энергии, определили, что она не зависит от вращения Земли, а также, в целом, от траектории движения Солнечной системы.
Для объективного исследования, специалисты отфильтровывали те мюоны, природа которых связана со столкновением космических лучей и верхних слоев атмосферы Земли. В этом была использована сама Земля, точнее ее способность поглощать большинство таких мюонов. Путем регистрации исключительно мюонов прибывших со стороны Северного Полюса, ученым удалось отфильтровать частицы, образованные в результате столкновениями нейтрино с материей.
За период в два года с помощью обсерватории IceCube было зафиксировано 35 тысяч нейтрино. Из которых только 20 частиц отличались энергией такой силы, что можно говорить об их образовании в далеких пределах Вселенной.
Изучив эти 20 нейтрино, которые названы мюонными нейтрино, удалось установить, что они исходят из одного направления, а определенный темп появления этих частиц практически совпадает с данными, предоставленными другими нейтрино-обсерваториями. Анализируя темп появления этих частиц, удалось определить, что он не зависел от суточного и годового цикла, следовательно, есть основания говорить об их космическом происхождении.
Альбрехт Карле, профессор физики, говорит: «По крайней мере, часть зарегистрированного нами потока нейтрино точно имеет внегалактическое происхождение. И статистика собранных нами данных позволяет классифицировать все это как достоверное научное открытие».
