Neutrinos reveal new frontier in astronomy at Antarctica's IceCube

Alan Boyle, Science EditorNBC Nouvelles

Une collection de 28 étranges coups de neutrinos de haute énergie de bien au-delà du système solaire représente le début d'une nouvelle ère de l'astronomie - et les nouveaux astronomes de neutrinos dire qu'ils ont déjà plus de données encore à signaler.

"C'est quelque chose que nous avons lancé maintenant, "l'Université de Francis Halzen du Wisconsin, investigateur principal de l'observatoire IceCube internationale en Antarctique, a déclaré à NBC Nouvelles. «Nous sommes sur une mission, donc je ne pense pas qu'il y ait de temps pour se détendre."

IceCube est le plus grand détecteur de neutrinos du monde, des données de dessin de capteurs de lumière enterrés dans un kilomètre cube de glace au pôle Sud. Il a fallu 15 ans pour que l'observatoire pour obtenir de la planche à dessin et à travers sa phase de construction de ce point: Dans le numéro de cette semaine de la revue Science, Halzen et des centaines d'autres chercheurs dans la collaboration IceCube rapportent le premier grand lot de haute énergie neutrinos remonte aux sources cosmiques.

Quelle énergie? Au-delà de électronvolts de quadrillion, soit près de 100 fois plus énergétiques que tout ce qui peut être brisé dans l'accélérateur de particules le plus puissant du monde, le Grand collisionneur de hadrons. Si les scientifiques peuvent suivre de manière fiable ces neutrinos à leur source, elles pourraient conduire à de nouvelles cartes du cosmos - et déverrouiller les mystères de longue date de l'univers.

"La croyance est que les sources très lumineuses et énergétiques qui produisent les rayons cosmiques les plus énergiques sont également censé produire des neutrinos de haute énergie, "porte-parole IceCube Olga Botner de l'Université d'Uppsala a déclaré dans une vidéo de la science. "Nous espérons sincèrement que les neutrinos nous ont observés proviennent de ces sources, et dans une petite quantité de temps, nous serons en mesure de résoudre peut-être 100 ans énigme de l'origine des rayons cosmiques.

La magie des neutrinos

Il est une sorte de magie qui entoure les neutrinos: Ils sont des particules fantomatiques qui interagissent rarement avec la matière, ce qui signifie qu'ils sont diablement difficile à détecter, même si vous pouvez les détecter, il est difficile de distinguer entre les cascades de neutrinos créés par les rayons cosmiques tir. dans l'atmosphère et les neutrinos provenant de sources plus exotiques. C'est pourquoi plus de 5000 détecteurs sensibles ont été enterrés à environ un mile (1,5 km) dans la glace du pôle Sud.

Quand les neutrinos interagissent avec la glace, ils suscitent un autre type de particule appelée muon , et les muons rayonnent une lueur bleue ultra-faible. des détecteurs de IceCube sont suffisamment sensibles pour mesurer cette lueur, et les scientifiques de la collaboration peuvent analyser les tendances et les intensités de rayonnement à muons pour déterminer la direction et l'énergie des neutrinos.

Cartographie du flux cosmique de neutrinos pourrait produire une image radicalement différente de l'univers qui nous entoure.

"Les neutrinos sont un peu comme la lumière", a expliqué Halzen. "IceCube fait une photo avec des faisceaux de neutrinos. La seule différence est que les neutrinos vont à travers les murs. Lumière ne fonctionne pas. Par exemple, sans doute neutrinos peut nous atteindre des espaces près des trous noirs, où la lumière ne peut jamais sortir. "

L'observatoire IceCube a été achevée en 2010, à un coût de 295 M $. «C'était plus difficile que nous le pensions", a déclaré Halzen ». D'autre part, l'exécution de l'expérience est de loin préférable que nous avons promis."

Les deux premiers neutrinos de haute énergie sont venus à la lumière l'année dernière, et depuis lors, les scientifiques de IceCube ont documenté 26 de ces événements plus. Ces deux premiers neutrinos ont été surnommé Bert et Ernie.

Bert et Ernie? Muppets Alien Un des étudiants des cycles supérieurs du Wisconsin qui travaillait sur ​​IceCube, Jakob van Santen, suis fatigué de faire référence à des événements de neutrinos par leurs chiffres officiels (par exemple, "118545/63733662" ) et a commencé à les surnommer après caractères Muppet sur ​​le "Sesame Street" le show des enfants. "Mon fils était d'environ un an lorsque les deux premiers ont montré jusqu'à," van Santen a dit NBC Nouvelles par e-mail. "C'est peut-être ce laissez-moi loin de donner les événements des noms idiots au lieu de celles plus dignes. " Les noms coincé, et la tradition Muppet continué comme plus neutrinos de haute énergie ont été identifiés. "Nous avons eu des conférences téléphoniques collaboration avec l'ensemble des discussions très sérieuses sur des événements tels que le Dr Strangepork, M. Snuffleupagus, Miss Piggy et ainsi de suite », a déclaré Claudio Kopper, un autre chercheur du Wisconsin sur l'équipe de IceCube. Halzen dit que les surnoms sont beaucoup plus facile de garder une trace de que des chiffres, mais il a hâte au jour où la haute- événements de neutrinos d'énergie devancent le processus de nommer chacun d'eux. "Nous n'avons malheureusement pas manquer de noms Muppet, mais je vous promets que nous aurons bientôt plus de neutrinos que il ya des Muppets," at-il dit. Il a dit il ya plus de haute énergie événements de candidats qui n'ont pas encore été publiées. "Vous pouvez penser ce que une carte numérique qui n'a que 28 pixels," at-il expliqué. "Nous devons donc ajouter plus de pixels." Les prochaines étapes de l'Université de l'astrophysicien Toronto Ray Jayawardhana, auteur de le livre récemment publié "Neutrino Hunters", a déclaré les découvertes de IceCube sont un "véritable corne d'abondance que les détections de neutrinos cosmiques vont." "Ce n'est que le deuxième lot de neutrinos que les scientifiques ont détecté venant d'au-delà de notre système solaire - la première fois wasSupernova 1987A , qui a explosé dans une galaxie satellite de la Voie Lactée - il annonce une nouvelle ère dans l'astronomie des neutrinos ", a déclaré Jayawardhana NBC Nouvelles dans un e-mail." Les neutrinos pourrait nous donner un aperçu de quelques-uns des phénomènes les plus féroces dans le cosmos ". L' neutrinos détecté par IceCube sont plus d'un million de fois plus énergétique que ceux observés en 1987. L'étape suivante consiste à clouer les sources de ces neutrinos de haute énergie. Dans l'article de Science, les collaborateurs de IceCube ont dit qu'ils ne sont pas encore suffisamment analysés détections pour trouver les bons modèles. "Je serais curieux de savoir, par exemple, si ces particules arrivent en rafales, et si certains neutrinos de haute énergie sont produits à proximité du centre de notre galaxie, qui est censé abriter un trou noir supermassif », a déclaré Jayawardhana." Pour l'instant, notre meilleure estimation est que ces neutrinos de haute énergie proviennent des trous noirs monstrueux au cœur des galaxies, ou des explosions énormes connus comme les sursauts gamma, qui marquent l'agonie d'étoiles gigantesques. " Mise à jour de 19h25 HE le 22 novembre: Bert et Ernie sont le plus énergique de 28 neutrinos de haute énergie rapportés dans l'article de Science, mais qu'il ya un événement encore plus énergique, pas décrit dans le document Cet événement a. été surnommé ... attendez qu'il ... Big Bird. Halzen appelé Big Bird lors d'une interview NPR en Septembre, et le New York Times a rapporté que l'événement s'est produit au cours de la troisième année de collecte de données, qui ne figurait pas dans l'ensemble des données de la science papier du. Illustration: Le Laboratoire IceCube au-Scott Amundsen South Pole Station en Antarctique est le plus grand détecteur de neutrinos du monde Son ordinateur recueille les données brutes sur l'activité de neutrinos provenant de capteurs enterrés dans un cube d'un kilomètre de large de glace.. Les capteurs recherchent les éclairs de lumière qui est émis lorsque la grève des neutrinos. Lire