นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบอนุภาค "ผี" พลังงานสูงขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อที่เรียกว่านิวตริโนที่บินผ่านน้ำแข็งแอนตาร์กติกและติดตามต้นกำเนิดของมันกลับไปที่ blazar เฉพาะพวกเขาประกาศเมื่อวันที่ 12 กรกฎาคม
นักฟิสิกส์ตื่นเต้นกับงานนักสืบที่บอกพวกเขาเกี่ยวกับบ้านเกิดของนิวตริโน แต่ห่านั้นเป็นนิวตริโนอยู่แล้วทำไมมันถึงสำคัญว่ามันมาจากไหน?
นิวตริโนเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมที่มีขนาดเล็กเท่ากับอิเล็กตรอน แต่ไม่มีประจุ นักวิทยาศาสตร์รู้ว่านิวตริโนมีมวลบ้างเล็กน้อย แต่พวกมันไม่สามารถบอกได้เลยว่ามันน้อยแค่ไหน ผลที่ได้คือนิวตริโนมีแนวโน้มที่จะให้เรื่องเย็นไหล่: พวกเขาไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมของพวกเขาบ่อยมากซึ่งทำให้พวกเขายากที่นักวิทยาศาสตร์จะสังเกตเห็น [การติดตามนิวตริโนถึงแหล่งที่มา: การค้นพบในภาพ]
อย่างไรก็ตามพวกเขามีอยู่ทุกหนทุกแห่ง - ร่างกายของคุณเต็มไปด้วยนิวตริโนประมาณ 100 ล้านล้านทุกวินาที และนักวิทยาศาสตร์คิดว่าอนุภาคแปลก ๆ อาจเป็นกุญแจไขความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับจักรวาลรวมถึงสาเหตุที่สสารออกมาเร็วกว่าปฏิสสารหลังจากที่บิกแบง
"Neutrinos ยอดเยี่ยม" Kate Scholberg นักฟิสิกส์อนุภาคที่ Duke University ใน North Carolina บอกกับ Space.com เธอมีอคติเนื่องจากเธอใช้เวลาในอาชีพของเธอศึกษาเรื่องเล็ก ๆ แต่นั่นก็ไม่ได้ทำให้เธอผิด "เราต้องเข้าใจพวกเขาหากเราต้องการเข้าใจทุกอย่าง"
การวิจัยใหม่เป็นขั้นตอนเล็ก ๆ สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่หวังจะทำเช่นนั้น การค้นพบเริ่มต้นที่ IceCube Neutrino Observatory ใกล้กับขั้วโลกใต้ในเดือนกันยายน ลึกเข้าไปในแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์คติคตารางของเครื่องตรวจจับติดตามเส้นทางของนิวตริโนเดี่ยวในรูปแบบ 3 มิติ
เส้นทางนั้นชัดเจนเพียงพอที่นักฟิสิกส์สามารถติดตามการเดินทางของนิวตริโนย้อนหลังเป็นเส้นตรงข้ามจักรวาล ในเวลาน้อยกว่าหนึ่งนาทีพวกเขาขอให้นักดาราศาสตร์ทั่วโลกหันกล้องไปยังบริเวณนั้นของท้องฟ้าและสังเกตว่าพวกเขาเห็นอะไรที่น่าสนใจหรือไม่ และพวกเขาก็ทำอย่างนั้น - มี blazar ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดแสงพลังงานสูงขนาดใหญ่ที่เรียกว่า gamma-rays ในย่านเดียวกันอย่างแม่นยำและนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถยืนยัน blazar ว่าเป็นแหล่งของนิวตริโน
กระบวนการนี้เป็นไปได้เพราะนิวตริโนเช่นเดียวกับโฟตอนของแสงสามารถข้ามระยะทางไกลขนาดใหญ่มากในเอกภพเป็นเส้นตรงโดยไม่ต้องถูกดึงออกนอกเส้นทาง อนุภาคพลังงานสูงชนิดอื่นไม่สามารถทำได้เนื่องจากมีประจุ "พวกเขาตะกายขึ้นมาที่นี่" เกร็กซัลลิแวนนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ที่ทำงานร่วมกับหอดูดาว IceCube Neutrino และผู้ที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยใหม่บอก Space.com "เราไม่สามารถติดตามพวกเขากลับไปยังที่ที่พวกเขามาจาก"
ความท้าทายทำให้นักวิทยาศาสตร์เดือดร้อนเป็นเวลาประมาณหนึ่งศตวรรษเนื่องจากหมายความว่าพวกเขาไม่สามารถระบุประเภทของวัตถุที่สร้างอนุภาคที่มีประจุสูง ความยุ่งยากทำให้นักวิทยาศาสตร์เปิด IceCube ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับนิวตริโนเพียงเครื่องเดียวที่มีขนาดใหญ่พอที่จะจับอนุภาคพลังงานสูงที่เกิดขึ้นอย่างไม่น่าเชื่อในกาแลคซีของเราในปี 2010
“ Neutrinos ถือคำมั่นสัญญาว่าจะสามารถทำแผนที่ท้องฟ้าเหมือนที่คุณต้องการด้วยแสง แต่มีพลังงานสูงกว่า” ซัลลิแวนกล่าว "เราสามารถถามคำถามหรือพยายามตอบคำถามที่คุณไม่สามารถทำได้"
นักดาราศาสตร์ที่ใช้พลังงานต่ำได้รับการควบคุมโดยนักดาราศาสตร์ผ่านเครือข่ายที่ดำเนินการโดย Scholberg ซึ่งกำลังรอที่จะใช้นิวตริโนที่ระเบิดเพื่อมองเห็นซูเปอร์โนวาแกนกลางยุบตัวต่อไปในทางช้างเผือก
ซูเปอร์โนวาเช่นนี้ถูกพบครั้งสุดท้ายในปี 1987 ก่อนที่จะมีเครื่องตรวจจับนิวตริโน แต่เมื่ออีกหนึ่งระเบิด Scholberg และเพื่อนร่วมงานของเธอต้องการใช้นิวตริโนระเบิดเพื่อเตือนให้นักดาราศาสตร์ทันเวลาเพื่อจับลายเซ็นแสง นิวตริโนเองก็จะบอกนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในระหว่างการแข่งขัน “ คุณสามารถเห็นหลุมดำที่เกิดในนิวตริโน” Scholberg กล่าว
เช่นเดียวกับการวิจัยใหม่ของ blazar จะเป็นการค้นพบสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าดาราศาสตร์แบบหลายจุดซึ่งใช้ข้อมูลสองประเภทขึ้นไปเช่นโฟตอนแสงนิวตริโนและคลื่นความโน้มถ่วง ข้อมูลประเภทอื่นหมายถึงข้อมูลโดยรวมเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้น
“ มันเป็นเหมือนจิ๊กซอว์ตัวใหญ่และเรากำลังพยายามเติมชิ้นส่วน” ซัลลิแวนกล่าว "โดยการเห็นภาพทั้งพลังงานที่แตกต่างกันและอนุภาคที่แตกต่างกันเราสามารถลองเข้าใจฟิสิกส์ของสิ่งที่เกิดขึ้น"
แต่ซัลลิแวนและเพื่อนร่วมงานของเขาไม่พอใจที่จะหยุดประกาศในวันนี้ "นี่เป็นเพียงก้าวแรก" เขากล่าวพร้อมเสริมว่านักฟิสิกส์หวังว่าจะสร้างเครื่องตรวจจับนิวตริโนขนาดใหญ่กว่า IceCube "เรามีอะไรอีกมากมายที่จะเรียนรู้และดู"
