Η αλληλεπίδραση των υψηλής ενέργειας νετρίνων με την Γη

Posted on 23/11/2017

0


Τα νετρίνα με τις υψηλότερες ενέργειες έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να απορροφηθούν από τη Γη

Τα νετρίνα είναι στοιχειώδη σωματίδια που αλληλεπιδρούν σπάνια με την ύλη και επομένως μπορούν να διαπεράσουν τα πάντα. Κάθε δευτερόλεπτο μας διαπερνούν περίπου 100 τρισεκατομμύρια νετρίνα.

Τα νετρίνα μπορούν να διασχίσουν ακόμα και την Γη ολόκληρη. Όλα τα νετρίνα; Όχι, κάποια από αυτά, κυρίως αυτά με πολύ υψηλές ενέργειες, σταματάνε. Τέτοιες αλληλεπιδράσεις παρατηρήθηκαν στον τεράστιο ανιχνευτή IceCube, που βρίσκεται σε βάθος πάνω από ενάμισι χιλιόμετρο κάτω από την επιφάνεια των πάγων και διαθέτει 5.160 αισθητήρες, σε μέγεθος μπάλας μπάσκετ.

Όταν τα νετρίνα αλληλεπιδρούν στο εσωτερικό του IceCube, παράγονται μιόνια και άλλα ταχεώς κινούμενα φορτισμένα σωματίδια τα οποία εκπέμπουν λάμψεις γαλάζιου φωτός, γνωστή ακτινοβολία Τσερένκοφ, την οποία ανιχνεύουν οι αισθητήρες. Μελετώντας τα σήματα που καταγράφουν οι αισθητήρες οι φυσικοί μπορούν να προσδιορίσουν τις ενέργειες και κατεύθυνση προέλευσης των νετρίνων που «σταμάτησαν» στο εσωτερικό του τεράστιου ανιχνευτή με όγκο ενός κυβικού χιλιομέτρου.

Σύμφωνα με την μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 22 Νοεμβρίου στο περιοδικό Nature, τα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια ενός έτους έδειξαν την ανίχνευση 10784 αλληλεπιδράσεις νετρίνων στο εσωτερικό του IceCube. Η ροή των νετρίνων υψηλής ενέργειας που διανύουν μεγάλες διαδρομές στο εσωτερικό της Γης εξασθενεί σε σύγκριση με ένα δείγμα αναφοράς που διανύει μικρότερες τροχιές.

Η ενέργεια των νετρίνων ήταν κρίσιμη για την μελέτη, δεδομένου ότι τα νετρίνα με τις υψηλότερες ενέργειες έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα αλληλεπίδρασης με την ύλη και επομένως να απορροφηθούν από την Γη.

H πιθανότητα απορρόφησης των νετρίνων από την Γη βρίσκεται σε συμφωνία με το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων. Η μελέτη μας δείχνει τις πρώτες μετρήσεις ενεργού διατομής των νετρίνων για ένα φάσμα ενέργειας 1000 φορές υψηλότερο από τις παλαιότερες μετρήσεις. Η μετρούμενη διατομή είναι περίπου 1,3 φορές μεγαλύτερη της πρόβλεψης του Καθιερωμένου Προτύπου. Τα νετρίνα που επιλέχθηκαν για την μελέτη αυτή είχαν ένα εκατομμύριο φορές υψηλότερη ενέργεια από τα νετρίνα που παράγονται στους πυρηνικούς αντιδραστήρες ή στο εσωτερικό του ήλιου.

Πάντως, το γεγονός ότι επιβεβαιώνεται πειραματικά η πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου σχετικά με τον τρόπο αλληλεπίδρασης των υψηλής ενέργειας νετρίνων με την ύλη, απογοήτευσαν όσους ήλπιζαν πως ο ανιχνευτής  IceCube θα ανακάλυπτε κάτι που δεν θα μπορούσε να εξηγηθεί με τις τρέχουσες θεωρίες.

Με την συλλογή περισσότερων δεδομένων οι ερευνητές του IceCube θα εξερευνήσουν τα όρια μεταξύ του στερεού εσωτερικού πυρήνα της Γης και του ρευστού εξωτερικού πυρήνα

Βίντεο: μετρώντας την αλληλεπίδραση των νετρίνων με την Γη

πηγή: http://icecube.wisc.edu/news/view/546

Ετικέτα: ,