Původ kosmických paprsků byl jedním z nejtrvalejších záhad ve fyzice a vypadá to, že takto zůstane na chvíli déle. Jedním z hlavních kandidátů, z nichž kosmické paprsky pocházejí, jsou výbuchy gama paprsků a fyzici doufali, že obrovský antarktický detektor zvaný Neutrino Observatory IceCube tuto teorii potvrdí. Avšak pozorování více než 300 GRB neprokázala žádné důkazy kosmického záření. Kosmické paprsky zkrátka nejsou tím, čím jsme si mysleli, že jsou.
Ale stejně jako Thomas Edison, který řekl, že „každý špatný pokus o vyřazení je dalším krokem vpřed,“ fyzici považují toto nejnovější zjištění za pokrok.
"Ačkoli jsme nezjistili, odkud kosmické paprsky pocházejí, udělali jsme významný krok k vyloučení jedné z předních předpovědí," řekl hlavní vyšetřovatel IceCube a profesor fyziky University of Wisconsin - Madison Francis Halzen.
Kosmické paprsky jsou elektricky nabité částice, jako jsou protony, které dopadají na Zemi ze všech směrů, s energií až stok miliónkrát vyšší než energie vytvořené v umělých urychlovačích. Intenzivní podmínky potřebné k vytvoření takových energetických částic soustředily zájem fyziků na dva potenciální zdroje: masivní černé díry ve středech aktivních galaxií a výbuchy gama paprsků (GRB), záblesky paprsků gama spojené s extrémně energetickými explozemi, které byly pozorovány ve vzdálených galaxiích.
IceCube používá neutrina, o nichž se předpokládá, že doprovázejí produkci kosmického paprsku, k prozkoumání těchto dvou teorií. V článku zveřejněném 19. dubna v časopise Nature, vědci IceCube, popisují hledání neutrin vyzařovaných 300 pozorovanými záblesky gama paprsků, naposledy v době souběhu se satelity SWIFT a Fermi, mezi květnem 2008 a dubnem 2010. Překvapivě nenašel žádný - výsledek, který je v rozporu s patnáctiletými předpovědi a zpochybňuje jednu ze dvou hlavních teorií o původu kosmického záření s nejvyšší energií.
Detektor hledá vysokou energii (teraelektronvolt; 1012-elektronvolt) neutrin a ve své práci tým uvedl, že našli horní hranici toku energetických neutrin spojených s GRB, která je nejméně o 3,7 nižší než předpovědi. To znamená, že buď GRB nejsou jediným zdrojem kosmického záření s energií větší než 1018elektronvolty, nebo účinnost produkce neutrin je mnohem nižší, než se předpokládalo. V každém případě vědci tvrdí, že naše současné teorie produkce kosmického paprsku a neutrina v GRB bude třeba revidovat. “Výsledek tohoto hledání neutrin je významný, protože poprvé máme nástroj s dostatečnou citlivostí k otevření nového okno o produkci kosmického záření a vnitřních procesech GRB, “řekl mluvčí IceCube a profesor fyziky University of Maryland Greg Sullivan. „Neočekávaná absence neutrin z GRB přinutila přehodnocení teorie výroby kosmických paprsků a neutrin v ohnivé kouli GRB a možná teorie, že v ohnivých koulích jsou generovány kosmické paprsky s vysokou energií.“ IceCube je detektor částic na Jižní pól, který zaznamenává interakce téměř bezmasých neutrin. Přístroje pozorují neutrina detekováním slabého modrého světla vznikajícího při interakcích neutrin v ledu. Neutrinos mohou snadno cestovat přes lidi, zdi nebo celé planety, jako je Země. Aby bylo možné odhalit jejich vzácné interakce, je IceCube postavena v obrovském měřítku. Jeden kubický kilometr ledového ledu, dostačující pro 400krát velkou pyramidu v Gíze, je vybaven 5 160 optickými senzory zabudovanými až do 2,5 km hluboko v ledu. Největší exploze vesmíru jsou obvykle poprvé pozorovány satelity používajícími X - paprsky a / nebo gama paprsky. GRB jsou vidět asi jednou denně a jsou tak jasné, že je lze vidět z poloviny viditelného vesmíru. Výbuchy obvykle trvají jen několik sekund a během této krátké doby mohou zastínit vše ostatní ve vesmíru. Vědci tvrdí, že lepší teoretické porozumění a více údajů z konkurenčního detektoru IceCube pomůže vědcům lépe porozumět tajemství výroby kosmického paprsku. IceCube v současné době shromažďuje více dat pomocí finalizovaného, lépe kalibrovaného a lépe pochopeného detektoru. IceCube je provozován ve spolupráci s 250 fyziky a techniky z USA, Německa, Švédska, Belgie, Švýcarska, Japonska, Kanady, Nového Zélandu, Austrálie a Barbados. Další informace o IceCube.
Zdroj: IceCube / University of Wisconsin
