Астрофизики обнаружили нейтрино со сверхвысокой энергией

Расположенный под льдом на антарктической станции Амудсен-Скотт в Антарктиде детектор нейтрино IceCube зарегистрировал две частицы с энергией около одного петаэлектронвольта. Ранее физики считали, что нейтрино таких энергий появляются в результате взаимодействия космических лучей с атмосферой, но в новом сообщении речь идет об их космическом происхождении. Подробности приводит Symmetry magazine.

Со ссылкой на Курта Вошнага, работающего с детектором физика из университета Калифорнии в Беркли, Symmetry magazine сообщает, что анализ двух событий под кодовыми именами «Берт» и «Эрни» позволил вернуться к версии об их космическом происхождении. До этого, 22 октября 2013 года, на официальном сайте проекта со ссылкой на соответствующую научную статью говорилось об атмосферном происхождении нейтрино с высокими энергиями. Ранее исследователи считали, что частицы с энергией больше 10 петаэлектронвольт возникают в атмосфере при взаимодействии космических лучей с атомами газовой оболочки Земли.

Наличие у нейтрино столь высокой энергии (против нескольких тераэлектронвольт, которые характеризуют большую часть регистрируемых IceCube частиц) вкупе с их космическим происхождением указывает на некоторый экстремальный астрофизический процесс с участием частиц, энергия которых на порядки превышает энергию протонов в Большом адронном коллайдере (проектная энергия всего 7 тера- или 0,007 петаэлектронвольт). Атмосферные нейтрино также рождаются при входе в атмосферу частиц с очень высокой энергией, однако зарегистрировать непосредственно нейтрино, порожденные вспышкой сверхновой, слиянием черных дыр или еще каким-то процессом ученым особенно интересно.

Опубликованные несколькими неделями ранее расчеты указывали на то, что с вероятностью больше 90 процентов все подобные нейтрино будут порождаться при входе протонов в атмосферу. Авторы такой оценки исходили из наблюдаемого распределения нейтрино по энергии, а также обратили внимание на отсутствие зарегистрированных IceCube нейтрино с энергиями около сотен петаэлектронвольт. Ряд теоретических моделей указывает на то, что максимальное число частиц будет иметь энергию еще на три порядка выше, чем «Берт» и «Эрни», однако пока увидеть такие нейтрино у ученых не получается.

Для регистрации нейтрино на Южном полюсе используются погруженные на глубину более километра фотоумножители. Эти приборы регистрируют вспышки, возникающие при взаимодействии нейтрино с ядрами атомов: большой объем прозрачного льда играет роль кристалла-сцинциллятора. Другие детекторы нейтрино используют либо цистерны с водой (или иной жидкостью), либо просто воду в озере Байкал. Кроме прозрачности, к детектору предъявляется еще одно требование, он должен находиться на большой глубине для экранирования создаваемых космическими лучами помех.