Podrijetlo kozmičkih zraka bila je jedna od najdugovječnijih misterija u fizici, a čini se da će tako ostati još neko vrijeme. Jedan od vodećih kandidata odakle potječu kosmičke zrake su eksplozije gama zraka, a fizičari su se nadali da će ogroman antarktički detektor nazvan Icecube Neutrino opservatorij potvrditi tu teoriju. Ali opažanja od preko 300 GRB nisu pokazala nikakve kozmičke zrake. Ukratko, kozmičke zrake nisu ono što smo mislili da jesu.
Ali, baš kao i Thomas Edison koji je rekao da je "svaki odbačeni pogrešan pokušaj još jedan korak naprijed", fizičari ovaj najnoviji nalaz vide kao napredak.
"Iako nismo otkrili odakle dolaze kozmičke zrake, poduzeli smo veliki korak prema odbacivanju jednog od vodećih predviđanja", rekao je glavni istraživač IceCube-a sa sveučilišta Wisconsin-profesor fizike Francis Halzen.
Kozmičke zrake su električno nabijene čestice, poput protona, koji udaraju na Zemlju iz svih smjerova, s energijom i do sto milijuna puta većom od one stvorene u umjetnim akceleratorima. Intenzivni uvjeti potrebni za stvaranje takvih energetskih čestica usredotočili su fizičare na dva potencijalna izvora: ogromne crne rupe u središtima aktivnih galaksija i gama zračenja (GRBs), bljeskovi gama zraka povezani s ekstremno energetskim eksplozijama koje su primijećene u dalekim galaksijama.
IceCube koristi neutrine za koje se vjeruje da prate proizvodnju kozmičkih zraka za istraživanje ove dvije teorije. U radu objavljenom u broju časopisa Nature, 19. travnja, znanstvenici IceCube opisuju pretragu neutrina koji su emitirani iz 300 eksplozija gama zraka, koje su posljednje vrijeme podudarne sa satelitima SWIFT i Fermi, od svibnja 2008. do travnja 2010. Iznenađujuće, pronađena nijedna - rezultat koji je u suprotnosti s 15 godina predviđanja i izazovima jednoj od dvije vodeće teorije o nastanku kozmičkih zraka najviše energije.
Detektor traži visokoenergetski (teraelektronvolt; 1012-elektronvolt) neutrini, a u svom radu tim je rekao da su pronašli gornju granicu protoka energetskih neutrina povezanih s GRB-om koja je barem faktor 3,7 ispod predviđanja. To podrazumijeva da ni GRB-ovi nisu jedini izvor kozmičkih zraka s energijom većom od 1018elektronvolti ili je učinkovitost proizvodnje neutrina mnogo manja nego što je predviđeno. Bilo kako bilo, kažu znanstvenici, naše trenutne teorije o proizvodnji kozmičkih zraka i neutrina u GRB-ima trebat će se preispitati. "Rezultat ove pretrage neutrina je značajan jer prvi put imamo instrument s dovoljno osjetljivosti za otvaranje novog prozor za proizvodnju kozmičkih zraka i unutrašnje procese GRB-a ", rekao je glasnogovornik IceCube-a i profesor fizike Sveučilišta Maryland Greg Sullivan. "Neočekivana odsutnost neutrina iz GRB-a prisilila je na ponovnu procjenu teorije za proizvodnju kozmičkih zraka i neutrina u vatrenoj kugli GRB-a, a vjerojatno i na teoriju da se visoko-energetske kozmičke zrake stvaraju u vatrenim kuglicama." IceCube je detektor čestica na Južni pol koji bilježi interakcije gotovo bezmasnih neutrina. Instrumenti promatraju neutrine otkrivajući blještavo plavo svjetlo proizvedeno u interakcijama neutrina u ledu. Neutrini mogu lako putovati kroz ljude, zidove ili čitave planete, poput Zemlje. Kako bi otkrio njihove rijetke interakcije, IceCube je izgrađen u ogromnim razmjerima. Jedan kubni kilometar ledničkog leda, dovoljan da 400 puta stane u veliku piramidu Gize, opremljen je 5.160 optičkim senzorima ugrađenim u led dubok 2,5 kilometra. GRB-ove, najmoćnije eksplozije u svemiru, obično prvo primijete sateliti pomoću X -zrake i / ili gama zrake. GRB-ovi se vide otprilike jedanput dnevno i toliko su svijetli da se mogu vidjeti sa pola puta kroz vidljivi Svemir. Eksplozije obično traju samo nekoliko sekundi, a za to kratko vrijeme mogu nadmašiti sve ostalo u svemiru. Znanstvenici kažu da će poboljšano teorijsko razumijevanje i više podataka s natjecateljskog detektora IceCube pomoći znanstvenicima da bolje razumiju tajnu proizvodnje kozmičkih zraka. IceCube trenutno prikuplja više podataka s dovršenim, bolje kalibriranim i razumljivim detektorom. IceCube upravlja suradnjom 250 fizičara i inženjera iz SAD-a, Njemačke, Švedske, Belgije, Švicarske, Japana, Kanade, Novog Zelanda, Australije i Barbados. Više informacija o IceCubeu.
Izvor: IceCube / Sveučilište Wisconsin
