شکار است برای گریزان شبح ذرات در قطب جنوب

Ultrahigh-انرژی نوترينو می تواند به دانشمندان کمک کند باز کردن برخی از بزرگترین اسرار در فیزیک نجومی—و بهترین مکان برای پیدا کردن آنها ممکن است در قطب جنوب.

این یک ترد دسامبر روز صبح در سال 2016 در یخی در نزدیکی فرودگاه مکموردو استیشن در قطب جنوب و پیتر Gorham به تماشای یک بادکنک پر از هلیم. متصل به بالون بود گوندولا به اندازه یک نیمه کامیون تاکسی که طراحی شده بود به نوبه خود کل منجمد قاره به بزرگترین رادیو ظرف. این آزمایش به عنوان شناخته شده بود آنیتا—کوتاه برای قطب جنوب ضربه گذرا آنتن—و آن درشت قاب شطرنجی مربع سفید آنتن و پانل های خورشیدی. هنگامی که بادکنک پر بود آن را به انجام آنیتا 20 مایل به فضای که در آن صرف ماه آینده سوارکاری گرداب قطبی در محافل بیش از قطب جنوب است.

“این واقعا حقیقی می گوید:” Gorham. “بالون به نظر می رسد مانند یک غول دریایی, و آن را فقط به نوع ماوس وجود دارد برای یک لحظه هنگامی که آن را منتشر شد. آن rustles در این شکوه راه آن را به عنوان افزایش می یابد و این فقط فراموش نشدنی صدا.”

در دهه گذشته Gorham و یک تیم از دانشمندان تا به حال به طور منظم سفر به قطب جنوب برای ارسال آنیتا در ماموریت های تشخیص نشانه های کیهانی نوترينو. این نادر ذرات زیر اتمی می تواند با ارائه یک پنجره بر روی برخی از مهمترین پروسه های خشونت آمیز در جهان—اما گرفتن وجود دارد. نوترينو تقریبا بدون جرم و به ندرت در تعامل با دیگر ماده است که باعث می شود آنها را فوق العاده دشوار است برای مطالعه. آنیتا سراغ ضعف پشت سر هم از امواج رادیویی ایجاد شده که آنها را از طریق قطب جنوب یخ یکی از تنها دو راه اثبات شده برای تشخیص ذرات گریزان. برخی از کیهانی نوترينو که رسیدن به زمین شده است سفر از طریق فضا با سرعت نور برای میلیاردها سال, اما منشأ خود باقی می ماند یک رمز و راز است. Gorham و همکارانش امیدوار آنیتا می تواند منجر آنها را به منبع این ذرات مانند یک سگ تازی ردیابی شکار خود را—اما در ابتدا آن را به حال برای پیدا کردن برخی از.

Gorham شده است تعقیب کیهانی نوترينو برای بسیاری از زندگی خود را. پس از کار در سال 1980 بر یک شکست خورده seafloor neutrino آشکارساز به نام عمیق زیر آب میون و Neutrino آشکارساز پروژه او و همکار زد یک آزمایش در یک شتاب دهنده ذرات در سال 2000 که در آن ثابت شده بود که ممکن است به تشخیص امواج رادیویی ایجاد شده توسط نوترينو زمانی که آنها در تعامل با یخ. مثل آب یخ را نشان می دهد نوترينو زمانی که آنها از طریق تصویب و جلوگیری از نشت آن مواجه هستند زیردریایی آشکارسازهای. بنابراین در سال 2003 او کشیده با هم یک تیم شکاف astroparticle sleuths برای ایجاد آنیتا پروژه که جستجو برای نشانه هایی از نوترينو با استفاده از یک بالون پرواز 20 مایلی بالای قطب جنوب است.

“این چنین مضحک ایده” Gorham می گوید. “مردم نمی تواند بگوید که اگر آن را یک شوخی بود یا نه.” (هنوز Gorham و تیم خود را در شرکت خوب; ویکتور هس فیزیکدان که کشف اشعه کیهانی در سال 1912 پس از یک بالون هوا گرم است.)

truck carrying supplies

قطب جنوب ضربه گذرا آنتن مدت کوتاهی قبل از اینکه متصل به یک بالون هلیوم و ارسال از یک ماه سفر در بالای قطب جنوب است.

عکس: NASA

Gorham می گوید: آنیتا تیم تا به حال به زمین ایده به ناسا چندین بار اما در نهایت این سازمان به امضا رسید به این پروژه است. بنابراین در سال 2006 این تیم ساخته شده راه خود را به قطب جنوب برای آنیتا اولین پرواز. هنگامی که بالون راه اندازی شد, آن را با استفاده از آرایه خود را از 32 آنتن برای جستجوی کوتاه از رادیو تولید گازهای گلخانه ای ناشی از ultrahigh-انرژی نوترينو کوبیدن به هستههای اتمهای هیدروژن و اکسیژن در یخ. این نوترينو که آنیتا جستجوی خواهد بود طبقه بندی شده در میان پر انرژی ترین ذرات در جهان است که فیزیکدانان بر این باورند تولید شده توسط فرآیندهای مشابه که تولید جت از ذرات به نام ultrahigh-انرژی کیهانی اشعه. فیزیکدانان هنوز هم نمی دانم چگونه این ذرات تولید شده است. اگر آنیتا شناسایی حتی یک ultrahigh-انرژی کیهانی neutrino این امر می تواند یک گام بزرگ به سوی حل این رمز و راز.

همانطور که با هر کار علمی در قطب جنوب هر آنیتا ماموریت آمد و با تعدادی از چالش ها اعم از مسائل مربوط به فن آوری به فقیر آب و هوا و خدمه بیماری. در طول آنیتا پرواز سوم در سال 2014 Gorham تقریبا پس از درگذشت بودن زده توسط یک ویروس ناشناخته سه روز پس از ورود به قطب جنوب است. (او تا به حال به تخلیه به نیوزیلند.) اما با وجود یک دهه سختی ها را تحمل توسط Gorham و همکارانش 2016 توسط آنیتا در عین حال برای تشخیص یک کیهانی neutrino. به عنوان Gorham تماشا آنیتا افزایش به آبی که بعد در سال 2016 او خوش بین است که این آزمایش ممکن است در نهایت پیدا کردن علامت آن است. اما هیچ شانس. در حال حاضر که آنیتا تیم پیچیدن در تجزیه و تحلیل داده ها از آن پرواز Gorham می گوید آن را نمی انتخاب کنید تا هر گونه شواهد از ultrahigh-انرژی نوترينو.

اما به آسمان نیست تنها راه برای رفتن neutrino شکار در قطب جنوب است. فقط چند مایل از جایی که آنیتا آمد توفنده به زمین در نزدیکی قطب جنوب, شبکه ای از آشکارسازهای به خاک سپرده عمیق در یخ نگه داشته است در اطراف-ساعت lookout برای گریزان ذرات برای دهه گذشته است. شناخته شده به عنوان IceCube آزمایش شد و برای اولین بار برای همیشه تشخیص کیهانی نوترينو در سال 2013. تنها یک سال پس از آنیتا آخرین ماموریت آن برای اولین بار به ردیابی یک از این ذرات به آن منبع: یک کهکشان بیش از 4 میلیارد سال نوری دور است.

در حال حاضر دانشمندان در حال کار بر روی نسل بعدی نسخه از آنیتا و IceCube است که نه تنها پیدا کردن بیشتر کیهانی نوترينو اما ردیابی آنها را به منابع خود را در طرف دیگر از جهان است. با هم آنها را طلیعه چیزی بودن در دوران neutrino نجوم یک راه کاملا جدید برای مطالعه افراطی ترین پدیده ها در جهان هستی است.

Ghostbusters

نوترينو ها همه جا هستند. در هر زمان داده شده وجود دارد تریلیون این تقریبا بدون جرم ذرات عبور از بدن شما در سرعت نور. با توجه به فراوانی شما می خواهم انتظار می رود که تشخیص آنها خواهد بود در مورد به عنوان به چالش کشیدن به عنوان صید ماهی در هر بشکه رسید. اما نوترينو در حال ارواح از جهان زیر اتمی. آنها را از طریق مواد جامد مانند نور خورشید و جریان از طریق یک پنجره. در مواردی آنها را در تعامل با دیگر مهم نیست اما این موارد فوق العاده نادر است. این را در نظر بگیرید: حتی اگر هر انسان برخورد quadrillions از نوترينو در هر روز بیش از طول عمر خود تنها یک neutrino خواهد ارتباط برقرار کردن با یکی از میلیاردها اتم در بدن خود است. چالش برای فیزیکدانان است به شکل از چگونه به تشخیص این نادر تعاملات بنابراین نوترينو را می توان مورد مطالعه قرار گرفت.

نوترينو تولید می شود هر زمان که هستههای عناصر رادیواکتیو شکستن. این به این معنی است که جو زمین راکتورهای هسته ای و حتی موز همه neutrino کارخانه. اما نه همه نوترينو ها برابر خلق شده اند—بعضی از آنها بسیار انرژی بیش از دیگران است. در پایین انرژی پایان از طیف نوترينو تولید شده توسط خورشید ما که تشکیل اکثریت قریب به اتفاق طبیعی نوترينو جریان از طریق زمین. در انتهای دیگر هستند ultrahigh-انرژی کیهانی نوترينو مانند نوع ایجاد شده در اطراف پرجرم درون آن باشد blackholes در این آشفته دل به اصطلاح فعال کهکشانی هسته. این باید حدود یک میلیارد برابر انرژی بیشتر از انرژی خورشیدی نوترينو.

بر خلاف نور و دیگر اشکال از تابش تولید شده توسط این کهکشان یک neutrino نمی از دست دادن انرژی خود آن را به عنوان سفر از طریق فضا از آن نیست و ارتباط برقرار کردن با دیگر ماده است. این باعث می شود نوترينو بسیار دشوار است برای تشخیص, اما آن را نیز باعث می شود آنها را بهترین راه برای مطالعه و غریب اجرام آسمانی مانند quasars و blazars که میلیاردها سال نوری دور است. هنگامی که یک neutrino تولید می شود, آن را نگه می دارد به سفر در یک خط مستقیم با سرعت نور برای میلیون. این به این معنی کیهانی neutrino شناسایی شده در زمین است که تقریبا دقیقا همان به عنوان آن بود زمانی که آن را به بیرون تف توسط هسته یک کهکشان در طرف دیگر از جهان است.

“نوترينو یک برکت و رحمت و لعنت می گوید:” Cosmin Deaconu یک فیزیکدان در دانشگاه شیکاگو و عضو آنیتا تیم. “آنها برای به طور مستقیم کاوش اختر فیزیک منابع چرا که آنها سفر کیهانی فاصله بدون گرفتن خراب شده اما شما نیاز به بسیار بزرگ آشکارسازهای به شانس دیدن هیچ.”

اگر شما یک neutrino شکارچی نوع آشکارساز شما می خواهید به استفاده از بستگی دارد که آیا شما به دنبال برای کم انرژی نوترينو یا انرژی بالا نوترينو. در هر دو مورد روشها برای تشخیص نوترينو مشابه هستند; آنها عمدتا متفاوت در محیط خود و در مقیاس. پس از نوترينو همیشه به سختی ارتباط برقرار کردن با آن را به طور موثر غیر ممکن است برای تشخیص ذرات به طور مستقیم. به جای فیزیکدانان به دنبال اثرات ثانویه از نوترينو در تعامل با یک رسانه مانند آب. زمانی که نادر neutrino تعامل با هستههای هیدروژن یا اکسیژن آن را ایجاد یک فلش از نور یا امواج رادیویی است که می تواند شناسایی توسط سنسور نزدیکی.

پس از این فعل و انفعالات به ندرت اتفاق می افتد فیزیکدانان بزرگ detector—مگر اینکه آنها می خواهند به صرف چند دهه انتظار در اطراف برای دیدن یک. بزرگترین مصرف انرژی neutrino آزمایش در جهان فوق العاده Kamiokande رصدخانه واقع در حدود یک مایل زیر زمین در قدیمی, ژاپنی, معدن. در اینجا آن است که محافظت از نسبتا بالا-انرژی نوترينو ایجاد شده که اشعه کیهانی حمله به جو زمین است که آن را سخت به مطالعه کم انرژی نوترينو جریان از خورشید و سقوط ستاره به نام ابرنواختر در کهکشان ما. این آزمایش شامل کروی جراحی مخزن است که 130 متر قطر و پر از 50,000 تن از خالص ترین آب روی زمین است. کل داخل سطح مخزن پوشش داده شده است با حدود 13,000 سنسور است که در lookout برای نادر انفجار نور آبی نشان می دهد که یک neutrino است که در تعامل با آب.

فوق العاده Kamiokande رصدخانه بزرگ است اما آن را به مراتب بیشتر از اندازه از آشکارسازهای مورد نیاز برای پیدا کردن انرژی بالا نوترينو که سفر در اینجا از کهکشان های دیگر. این قاعده کلی است که برای هر منظور از قدر افزایش neutrino انرژی تعداد ذرات می رسند که بر روی زمین کاهش می یابد توسط یک عامل از 100 می گوید: امی Connolly, یک فیزیکدان در دانشگاه ایالتی اوهایو است که یک عضو از آنیتا تیم از آغاز. که بدان معنی است که بالاترین-انرژی کیهانی نوترينو حدود یک میلیارد بار نادر تر از خورشیدی نوترينو مورد مطالعه در Super Kamiokande رصدخانه. “ما انتظار داریم چیزی شبیه به 10 کیهانی نوترينو در هر کیلومتر مربع در هر دهه با زمین برخورد,” کانلی می گوید.

این امر می تواند گران به ساخت یک neutrino آشکارساز مانند Super Kamiokande که به اندازه کافی بزرگ است برای تشخیص کیهانی نوترينو بشر در بازه های زمانی. اما زمین می آید آماده با برخی از غول neutrino تله های خود را—تماس با ما آنها دریاچه ها و اقیانوس ها و یخچال های طبیعی.

یخی تلسکوپ

بهره برداری از زمین مخازن آب به مطالعه کیهانی نوترينو نیست یک ایده جدید است. در اواسط دهه 1970 فیزیکدانان راه اندازی اولین تلاش در یک زیردریایی کیهانی neutrino آشکارساز: عمیق زیر آب میون و Neutrino آشکارساز پروژه یا Dumand. این پروژه به منظور تشکیل شده از هزاران نفر از کوچک و کروی سنسور حساس مانند مروارید در امتداد خطوط افسار به بستر دریا در نزدیکی هاوایی. اگر چه یک راش از مطالعات و نمونه string مستقر از یک کشتی نشان داد که مفهوم عملی این برنامه بود گرفتار مشکلات فنی. در زمان وزارت انرژی آمریکا کشیده پلاگین بر روی این پروژه در سال 1995 تنها یک معیوب سنسور string نصب شده است در اقیانوس.

“Dumand بود که جلوتر از زمان خود می گوید:” فرانسیس Halzen یک فیزیکدان نظری در دانشگاه ویسکانسین و رهبری دانشمند در IceCube پروژه. “آنها پیشگام بسیاری از تکنیک های اما این پروژه تلاش شد و نه پیشرفت بسیار سریع است.”

مصمم با چالش های مواجه شده توسط Dumand پروژه Halzen و دیگر astroparticle فیزیکدانان به دنبال راه های جدید برای گرفتن کیهانی نوترينو. در یک کنفرانس در اواسط 80s Halzen مشخص شده یک مفهوم برای یک آشکارساز است که شامل آرایه ای از سنسورهای نوری مدفون در اعماق یخ های قطب جنوب. او با الهام از یک آزمایش کوچک انجام شده توسط روس ها در قطب جنوب است که نگاه به صورت سیگنال های رادیویی ایجاد شده توسط نوترينو عبور از یخ است. Halzen و همکار محاسبه می شود که روس ها’ آزمایش می شود حساس به رادیو تولید گازهای گلخانه ای از نوترينو در بالاترین سطح انرژی و که این نوترينو خواهد بود فوق العاده نادر—آن را به مراتب بزرگتر رادیویی آرایه از آنها با استفاده از به پیدا کردن یکی.

Halzen متوجه شدم که اگر یک آشکارساز بودند به دنبال سیگنال های نوری به جای امواج رادیویی آن را اجازه می دهد آنها را به نقطه نوترينو در انرژی های پایین تر. این نوترينو تر خواهد بود فراوان, که بدان معنی است که احتمال پیدا کردن آنها بیشتر بود. آن را هنوز هم نیاز به یک آشکارساز بزرگ اما در اندازه ی حداقل قابل کنترل است. بنابراین در سال 1990 Halzen نیروهای با یک گروه کوچک از دانشمندان به رهبری فیزیکدان باب مورس به نوبه خود از مفهوم به واقعیت است. آنها آن را به نام قطب جنوب میون و Neutrino آشکارساز آرایه یا آماندا.

“آماندا بود و یک R&D پروژه” Halzen می گوید. “ما شروع به دانستن هیچ چیزی در مورد یخ. آن زمان ما 10 سال به شکل از چگونه به استفاده از آن به عنوان یک آشکارساز است.”

آماندا شامل چند صد سنسور نوری است که محققان کاهش به سوراخ ذوب یخ در نزدیکی قطب جنوب. هر سنسور کمی بزرگتر از یک توپ بسکتبال و صحافی در امتداد یک خط مانند چراغ های کریسمس. آنها طراحی شده برای نگاه چشمک می زند از نور آبی ناشی از بالا-انرژی کیهانی نوترينو تعامل با هستههای اتمهای هیدروژن و اکسیژن در یخ. عمیق ترین سنسور توسعه یافته بیش از یک مایل زیر سطح که در آن یخ ساخته شده است از باستان برف سقوط کرد که به سطح نزدیک به 20 ، 000 سال پیش.

اگر چه تعدادی از زیر آب neutrino آشکارسازهای هنوز عامل در سراسر جهان در جستجوی این ذرات یخ در آمد و با تعدادی از مزایای. آب دریا پر است از عناصر رادیواکتیو (مانند پتاسیم) و bioluminescent مخلوقات که هر دو می تواند باعث حساس نوری آشکارسازهای. اما یخ در زیر قطب جنوب است ultrapure. این شهر همچنین دارای منافع عملیاتی از سنسور ندارد و به رقابت با تلویزیون فشارهای بالا و خطر نشت آب مواجه شده توسط سنسور در بستر—است که آنچه در نهایت کشته Dumand پروژه. هنگامی که یخ refroze در اطراف آماندا سنسور آنها خواهد بود با خیال راحت entombed برای هزاران سال.

Halzen و همکارانش برای اولین بار بدبختانه روشن آماندا در سال 1996 و end-of-the-world شکار کیهانی نوترينو بود. در هر ثانیه آماندا خواهد اجرای یک اسکن جدید برای نشانه هایی از ذرات گریزان گردآوری میلیون ها نفر از نقاط داده ها در هر سال. زمان آن خاموش شد و 13 سال بعد آماندا هنوز هم یافت نشد هدف خود را—اما آن را ارائه طرح برای آزمایش که: IceCube.

a drilled hole in ice

یکی از IceCube نوری سنسور را کاهش داده است از طریق یک چاه در یخ. برخی از سنسورهای entombed بیش از 1 مایل زیر سطح.

عکس: دکتر Kathie L. اولسن/بنیاد ملی علوم

آماندا بزرگترین neutrino رصدخانه در جهان در آن زمان ساخته شده بود, اما جانشین آن 50 بار بزرگتر است. IceCube متشکل از هزاران نفر از آشکارسازهای نوری اشغال یک کیلومتر مکعب یخ در نزدیکی قطب جنوب. مانند آماندا خود را آشکارسازهای حساس هستند مانند دانه های سراسر ده ها تن از خطوط. ساخت و ساز در این آزمایش آغاز شد و در سال 2005 و در زمان پنج تابستان در قطب جنوب برای تکمیل.

اگر چه ما در قطب جنوب پایگاه نیست دور از IceCube آزمایشگاه آزمایش طراحی شده برای کار با کمی به هیچ دخالت انسان. سنسور در یخ عبور خوانش را به یک مینی-ابر رایانه نشسته بر روی سطح است که بحران داده ها در زمان واقعی است. اون رله به یک ماهواره که مسیرهای آن به IceCube HQ در مدیسون ویسکانسین که در آن محققان انجام بیشتر از fine-grained تجزیه و تحلیل. قطب جنوب کامپیوتر بانک جابجا کردن هر پنج سال یا بیشتر برای تجهیزات بهتر و گاهی اوقات محققان از نزدیک پایه باید برای آمدن به رفع یک نرم افزار اشکال. اما در بیشتر قسمت ها, اتاق سرور خالی از زندگی پردازنده آن از چپ به غربال کردن از طریق سیل از اطلاعات به صورت نشانه هایی از ذرات است که سفر در سراسر جهان و وارد در خشک قطب جنوب یخ.

ایده پشت IceCube بود که آماندا بود که در مسیر حق به کشف کیهانی neutrino, اما آن را فقط به اندازه کافی بزرگ. تعداد نوترينو که آمار زمین شناخته شده است به عنوان neutrino شار و بالاتر یک neutrino انرژی پایین تر آن شار. پس از هیچ پر انرژی کیهانی نوترينو تا به حال کشف شده است که خود در اصل تصور خود شار بود نظری حدس می زنم. اما بر اساس این تئوری Halzen و تیم محاسبه می شود که آنها می خواهم نیاز به یک آشکارساز پوشش حدود 1 کیلومتر مکعب از یخ اگر آنها می خواستند هر فرصتی برای پیدا کردن یکی. و آنها به سرعت ثابت به سمت راست.

server room

این IceCube Neutrino رصدخانه اتاق سرور واقع در قطب جنوب که در آن داده ها از هزاران نفر از سنسور های دفن شده در زیر یخ پردازش در زمان واقعی است.

عکس: بنیامین Eberhardt/ICECUBE/بنیاد ملی علوم

در سال 2013 کمتر از سه سال پس از IceCube تکمیل شد, این شد که برای اولین بار برای تشخیص بالا-انرژی کیهانی neutrino. و این آزمایش نه تنها تشخیص یک; که در آن سال آن را در بر داشت 28 از ذرات گریزان ماهى از طریق یخ. کشف مشخص شده اوج از 60 سال تلاش توسط فیزیکدانان در سراسر جهان برای تشخیص نوترينو از فراتر از کهکشان ما و منادی ورود علم جدید از neutrino نجوم است. اما تشخیص این ذرات فقط آغاز شد; چالش بزرگ بعدی این است که برای پیدا کردن جایی که آنها در حال آمدن از.

در سراسر جهان

جهان بزرگ است و در تلاش برای پیگیری یک میلیارد سال subatomic particle به زادگاه خود یک چالش بزرگ است. اما آن را نیز دلیل اصلی که چرا هر کسی در جستجوی کیهانی نوترينو در وهله اول. با مطالعه این ذرات زمانی که آنها می رسند در زمین فیزیکدانان می توانید یک صندلی ردیف جلو به برخی از افراطی ترین و مرموز فرآیندهای در فیزیک نجومی. نوترينو می تواند منجر دانشمندان به منبع پر انرژی اشعه کیهانی که بمباران زمین با ذرات; آنها می تواند به جلو و پشت پرده فعال کهکشانی هسته آشفته دل کهکشان که در میان قدرتمند ترین مناطق در جهان; آنها می توانند ارائه یک نگاه اجمالی به هسته سقوط ستاره در کهکشان راه شیری; و آنها حتی ممکن است کمک به دانشمندان در درک ماده تاریک.

برای پیگیری کیهانی neutrino به منبع آن فیزیکدانان در IceCube اولین نگاه از زاویه ای است که از آن فرود به زمین به یک احساس عمومی که در آن از آینده بود. پس از یک neutrino سفر در یک خط راست فیزیکدانان می توانید ردیابی آن را به عقب در امتداد این خط—اما که تنها آنها را تا کنون. نوترينو واقعا از دست دادن انرژی مهم نیست که تا چه حد آنها سفر از طریق فضا است که باعث می شود آن را دشوار است برای تعیین اگر یکی آمد از یک منبع میلیونها سال نوری دور … یا میلیاردها.

اما بر اساس کیهانی neutrino انرژی سطح فیزیکدانان می توانید یک ایده خشن از فرایند است که ممکن است آن را ایجاد کرده اند. برای مثال یک neutrino ایجاد شده توسط یک ستاره سقوط خواهد شد که بسیار پایین تر انرژی از خارج از یک هسته کهکشانی. بنابراین IceCube محققان با ترکیب آنچه که آنها در مورد neutrino انرژی با داده های جمع آوری شده توسط رصدخانه برای محدود کردن منبع. اگر یک کهکشان فعال بود شعله ور در همان منطقه از آسمان که neutrino آمد از در همان زمان آن را تشخیص داده شد که یک کاندیدای خوبی برای این ذرات را در زادگاه.

در اواخر سال 2017 Kael Hanson, مدیر, ویسکانسین, IceCube ذرات فیزیک نجومی در مرکز, در واشنگتن, DC, به طبل حمایت از نسل بعدی خود خواهد شد که حساس تر و چندین برابر بزرگتر از اول. اگر چه اصلی IceCube تا به حال موفقیت های شگفت انگیز تشخیص کیهانی نوترينو آن تلاش برای تعیین جایی که این نوترينو از آینده شد. IceCube-Gen2 را بهتر وضوح زاویه ای که اجازه خواهد داد که آن را به تعیین یک ذره منشاء با دقت بیشتر و نیز آشکارسازهای حساس به طیف وسیع تری از neutrino انرژی.

در حالی که هانسون شد جلسه با کنگره کارمند او موفق به دریافت یک خودکار هشدار از خود سرور در قطب جنوب. این نبود عادی—اما این بار خود پیدا کرده بود چیزی غیر معمول است. نه تنها تا به حال آن را شناسایی کیهانی neutrino آن نیز در ارتباط ذرات به فعال کهکشان 4 میلیارد سال نوری دور است. اگر چه IceCube بود گزارش دقیق بود این اولین باری خواهد بود که یک کیهانی neutrino ترسیم شد به منبع آن است.

“من به آنها گفتم:” این چیزی که به نظر می رسد این معامله واقعی است. من شرط می بندم این است برای رفتن به بزرگ,'” هانسون به یاد می آورد. “نه ماه بعد من پشت در واشنگتن در بنیاد ملی علوم برای کنفرانس مطبوعاتی اعلام کرد که آن را.”

این IceCube محققان ترکیب neutrino تشخیص با داده های جمع آوری شده توسط 20 سایر رصدخانه که متوجه شده است که قبلا کشف شده blazar—نوع فعال galaxy core که belches قدرتمند جت ذرات در همان منطقه از آسمان تولید شد بیشتر اشعه گاما از حد نرمال است. بر اساس داده های جمع آوری شده توسط یک رادیو تلسکوپ ذرات شناسایی IceCube بود 4 میلیارد سال است. آن باقی مانده تنها کیهانی neutrino تا کنون به توان به یک منبع با درجه بالایی از اعتماد به نفس. اما هنوز هم نه همه متقاعد شده است. به طور مفصل در مقاله منتشر شده در سال گذشته نظریه نشان می دهد که blazars نمی به طور معمول تولید بسیاری از نوترينو. در حالی که نمی لزوما به این معنا نیست که neutrino نمی آیند از یک blazar آن نشان می دهد که چنین تشخیص خواهد بود بسیار غیر معمول.

DOMs on a shelf
عکس: جیم Haugen/IceCube/NSF

تنها راه برای حل و فصل این گونه مسائل است که برای پیدا کردن بیشتر کیهانی نوترينو و سعی کنید برای ردیابی آنها را به منابع خود را همان چیزی است که خود را جانشین همه چیز در مورد. IceCube-Gen2 است که هنوز در آن مرحله طراحی و سرنوشت آن مشخص خواهد شد توسط آکادمی ملی علوم’ نجوم و اخترفیزیک decadal نظرسنجی که مجموعه اولویت های این جوامع علمی برای 10 سال آینده. نتایج حاصل از بررسی منتشر خواهد شد در اوایل 2021. اگر IceCube می شود جامعه را برکت هانسون و همکاران خود را می تواند ارائه یک پیشنهاد به بنیاد ملی علوم برای حفظ حدود 300 میلیون دلار آنها نیاز برای این پروژه است.

IceCube-Gen2 را گسترش آزمایش حساسیت به neutrino انرژی در هر دو جهت. آن نوری سنسور قادر به تشخیص کاهش-انرژی کیهانی نوترينو که اجازه می دهد آن را به مطالعه ابرنواختر در کهکشان ما. در علاوه بر این به جدید سنسورهای نوری, نسخه به روز شده از IceCube را نیز شامل رادیو آشکارسازهای برای اولین بار. مانند آنیتا, این اجازه خواهد داد که این آزمایش به جستجو برای نوترينو در بالاترین انرژی طیف.

آنیتا بیش از حد ممکن است یک شانس دوم در زندگی است. یک پیشنهاد جدید هوابرد neutrino شکارچی به نام Payload برای Ultrahigh انرژی مشاهدات یا PUEO در حال حاضر تحت توسعه توسط یک تیم از دانشمندان به رهبری دانشگاه شیکاگو فیزیکدان ابیگیل Vieregg. اگر چه این آزمایش به نظر می رسد تقریبا دقیقا مانند سلف خود آن را در حدود سه بار به عنوان بسیاری از آنتن های و خواهد بود 10 بار بیشتر حساس است.

“ما در حال ایجاد تغییرات عمده در الکترونیک تحت هود” Vieregg می گوید. “ما راه دقیق از فیلترینگ از طریق داده ها به طوری که ما می تواند نقطه نوترينو بیشتر کارآمد و ما تغییر فرکانس که آنتن حساس به که فقط به ما می دهد بیشتر جمع آوری منطقه است.” این PUEO تیم اخیرا پیشنهاد خود را به ناسا. در صورتی که آژانس آن را پشتیبانی می کند این آزمایش می تواند پرواز به عنوان اوایل به عنوان 2023.

اگر آنها بودجه, IceCube-Gen2 و PUEO می تواند ضربه ای باز کردن درب به صورت neutrino نجوم و نشان می دهد تاکنون نامرئی جهان پرتکاپو با ذرات شبح. به نظر می رسد غیر ممکن است اما به کاوش در قلب یک کهکشان در طرف دیگر از جهان, بهترین مکان برای شروع خواهد بود پایین جهان است.


بزرگ تر سیمی داستان
  • این همه هرج و مرج ممکن است شما با دادن “بحران خستگی”
  • چگونه Kickstarter کارکنان تشکیل یک اتحادیه
  • مدارس نوبت به نظارت tech برای جلوگیری از Covid-19 گسترش
  • همه چیز شما نیاز به دانستن قبل از خرید بازی کامپیوتر
  • مارک زوکربرگ معتقد است تنها در مارک زوکربرگ
  • 👁 مغز مفید مدل برای هوش مصنوعی ؟ به علاوه: دریافت آخرین اخبار AI
  • 💻 ارتقاء کار خود را با بازی ما دنده تیم های مورد علاقه, لپ تاپ, کیبورد تایپ جایگزین و سر و صدا لغو هدفون

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>