È molto eccitante. Questa è la prima prova concreta di un’emissione di neutrini ad alta energia nella Via Lattea
ha commentato la fisica del Quebec Roxanne Jeannety dell’Università di Manchester nel Regno Unito, che non è stata coinvolta nello studio.
I neutrini possono provenire da due fonti globali:
- Quelli a bassa energia sono per lo più prodotti nelle reazioni nucleari, come quelle che alimentano il Sole e le supernove.
- Gli oggetti ad alta energia sono prodotti da corpi celesti estremi, come buchi neri e stelle di neutroni.
L’energia rilasciata dai neutrini ad alta energia è da milioni a miliardi di volte maggiore di quella prodotta dalle reazioni di fusione che alimentano le stelle.
Pietre miliari
- La prima rilevazione di particelle a bassa energia è stata effettuata nel 1987. Proveniva da una supernova nella Grande Nube di Magellano, una galassia vicina.
- I neutrini ad alta energia sono stati scoperti nel 2013 dalla collaborazione IceCube, ma le loro fonti rimangono sconosciute.
- La prima rilevazione di neutrini ad alta energia di cui si conosce la fonte è stata effettuata nel 2017, sempre dalla collaborazione IceCube. Si trovava a 5,7 miliardi di anni luce dalla Terra.
- L’attuale scoperta è il primo rilevamento ad alta energia dal livello galattico della Via Lattea. È stato realizzato anche con IceCube. In una galassia a spirale come la nostra, il piano galattico corrisponde al centro del disco dove si trova la maggior parte delle stelle.
particelle misteriose
I neutrini sono particelle invisibili di massa molto bassa e sono elettricamente neutre, a differenza, ad esempio, degli elettroni. Il primo è apparso poco dopo la nascita dell’universo, circa 13,8 miliardi di anni fa.
L’esistenza di queste particelle elementari fu postulata nel Modello Standard di Fisica nel 1930, ma non fu confermata fino al 1956 in un esperimento condotto nei pressi di un reattore nucleare.
È una particella che partecipa al decadimento radioattivo. Sulla Terra compaiono nei reattori nucleari quando l’uranio decade per produrre plutonio
dice il fisico del Quebec Roxanne Genetti.
Se i neutrini vengono spesso paragonati a particelle fantasma, è perché interagiscono molto debolmente con il loro ambiente.
” Il problema con i neutrini è che sono difficili da rilevare perché sono le particelle meno interagenti con la materia. Ad esempio, miliardi di neutrini attraversano i nostri corpi ogni secondo. Passano semplicemente attraverso la materia senza fare nulla. »
Questa proprietà, e il fatto che i campi magnetici nell’universo non possono deviare da essa, consente ai neutrini di liberarsi molto rapidamente dalle regioni dense dell’universo e di viaggiare quasi alla velocità della luce.
” Ad esempio, quando una supernova esplode, i neutrini se ne vanno molto velocemente perché non interagiscono molto con il loro ambiente, a differenza dei fotoni che interagiscono con i neutrini nell’esplosione e poi si liberano silenziosamente e iniziano il loro viaggio attraverso lo spazio. »
Così i neutrini raggiungono la Terra più rapidamente di altri, il che alla fine ci permetterà, Dirigere tutti i telescopi di diversa lunghezza d’onda verso gli eventi celesti da cui provenivano per studiarli.
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Inoltre, una migliore comprensione delle loro proprietà consentirà di comprendere questi eventi, che sono anche la fonte dei fenomeni più estremi dell’universo.
La Via Lattea è una galassia a spirale.
Foto: Hana Explora
Fai spazio all’astronomia dei neutrini
Fino ad ora, la nostra conoscenza della nostra galassia – e dell’universo – è venuta dalle informazioni raccolte dai fotoni associati alla luce e alle radiazioni elettromagnetiche, che vanno dalle onde radio ai raggi gamma. La capacità di rilevare i neutrini ora promette di essere un punto di svolta perché studierà le regioni oscure dello spazio con polvere e gas.
Osservare la galassia per la prima volta usando queste particelle al posto della luce è un enorme passo avanti
Roxanne Janet, che lo aggiunge, si rallegra L’uso dei neutrini apre una finestra completamente nuova sull’universo
.
Modello che mostra i neutrini emessi al centro della Via Lattea.
Immagine: collaborazione IceCube
Inoltre, le capacità di rilevamento ultrasensibili di IceCube combinate con nuovi strumenti di analisi dei dati renderanno possibile nei prossimi anni identificare meglio le fonti di neutrini nella Via Lattea e possibilmente rivelare proprietà nascoste.
” È l’inizio di una nuova era per l’astronomia. Non eravamo sicuri che la galassia potesse produrre materiale con energia sufficiente per produrre neutrini. Ora ne abbiamo la prova, ed è un catalizzatore per la nostra ricerca futura. »
IceCube è un osservatorio di neutrini situato sotto il ghiaccio dell’Antartide, distribuito su un’area di un chilometro cubo.
Immagine: collaborazione IceCube
IceCube, l’astrofisica del futuro
L’osservatorio di neutrini IceCube è il primo rivelatore terrestre progettato per osservare l’universo a più di 1.450 metri di profondità nel ghiaccio sotto la stazione Amundsen-Scott nell’Antartide.
L’Osservatorio dei neutrini IceCube contiene un chilometro cubo di ghiaccio sotto la superficie vicino alla stazione del Polo Sud di Amundsen-Scott. Questa illustrazione simula l’interazione di un neutrino con una particella di ghiaccio.
Foto: Collaborazione/IceCube
Questo telescopio forma un cubo gigante in cui sono disposti non meno di 5.160 sensori ottici delle dimensioni di una palla da baseball.
L’obiettivo di questi sensori è rilevare i neutrini di passaggio.
Quando un neutrino interagisce con il ghiaccio antartico, produce una particella secondaria che emette luce blu che può essere rilevata dai sensori di IceCube.
Foto: IceCube/Nicolle R. Fuller
Quando i neutrini interagiscono con il ghiaccio, le particelle risultanti nell’interazione emettono indirettamente una specie di cono blu luminoso
riassume la signora Janet.
” È un rilevamento indiretto perché non possiamo rilevare i neutrini stessi. »
Siamo abbastanza sicuri che siano neutrini perché nessun’altra particella è in grado di rompere il ghiaccio e lasciare un segnale di radiazione Cherenkov, una forma di energia che l’occhio umano percepisce come luce blu.
continua il fisico.
Sono questi segnali luminosi che vengono rilevati utilizzando sensori nel ghiaccio.
Inoltre, questi modelli di luce sono altamente direzionali e indicano chiaramente una regione specifica del cielo da cui hanno avuto origine, il che consentirà ai ricercatori di individuare la sorgente o le sorgenti di neutrini come pulsar, microquasar e possibilmente il buco nero del Sagittario* situato al centro della Via Lattea.
I dettagli di questo lavoro sono oggetto di un articolo pubblicato sulla rivista scienza (Una nuova finestra) (in inglese).
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