Neutrino Observatories
Kosmisk strålning är strömmar av elementarpartiklar som rör sig med höga energier i
Eftersom kosmisk strålning inte bara består av neutrala partiklar (eller neutriner) utan också av laddade, växelverkar deDenna interaktion förändrar deras bana och gör det svårt för dem attIdentifiering av strålkällan.
I detta fall passerar neutrala partiklar frittgenom magnetfält efter den ursprungligen angivna banan. Varje sekund passerar cirka 100 miljarder neutriner genom en kvadrat tum av din kropp. De flesta av dem bildas när protoner smälter samman på solen och inte är tillräckligt energiska för att identifieras, men vissa når vår planet utanför Vintergatan.
På jorden är neutrinoer mycket svåra att fixa -dessa grundläggande partiklar interagerar knappast med materien, med undantag för sällsynta fall av kollision av en neutrino med en atomkärnan och den efterföljande kärnreaktionen.
Konsekvenserna av sådana kärnreaktioner är nästan omärkliga: när neutriner kolliderar med kärnan i en atom,Tjerenkovstrålning är ett svagt blått sken som bara är synligt i mycket klart vatten eller is.Strålningen lagrar information om neutrinons bana och gör det möjligt att beräkna partikelns energi.Detta gör det möjligt för fysiker att studera sällsynta partiklar trots att de är ovilliga att gåinteraktion.
IceCube
Mest is innehåller luftbubblor,som bildar tomrum och snedvrider neutrinobanan. Men på mer än 2 km djup på Sydpolen är is en homogen struktur utan bubblor - trycket i det är så stort att isen komprimeras och förskjuter luften tills den blir "ren".
IceCube Mission
Fysiker från IceCube-uppdraget drog nytta av denna egenskap hos den djupa antarktiska isen - observatoriet de byggde ligger på ett djup av 2,5 km under forskningsstationen Amundsen-Scottoch är en neutrinodetektor med en area på cirka 1 kubikmeter.kilometer.
Stationen är utrustad med 56 "strängar" och 5 200 optiska sensorer.Optiska sensorer försöker upptäcka det svaga blå skenet från myoner, partiklar som bildas av kollisioner mellan neutroner och isatomer och avger strålningEtt svagt blått sken.
Strängar under Amundsen-Scott Station
Trots att observatoriet ligger påSydpolen samlar detektorer uppgifter om rymdneutrinoer som kommer från hela världen, särskilt från norra halvklotet. Jordens tjocklek fungerar samtidigt som ett filter och skär av de "extra" eller lågenergipartiklarna.
2014 lyckades forskare från IceCube-uppdragetbevisa att extragalaktiska neutrinoer når jorden. Under de första tre åren av operationen registrerade observatoriet 37 neutrino med en energi på mer än 30 TeV - detta är fem gånger mer än energin från en proton.
I september 2017 forskare för första gången i historieninspelade neutrinoer med en initial energi på 230 TeV. Tack vare data från Fermi-gamma-teleskopet har astrofysiker upptäckt en strålningskälla - blazaren TXS 0506 + 056, belägen på ett avstånd av 4 miljarder ljusår från jorden.
Väl ledande till IceCube Observatory
Dessa upptäckter förklarar vikten av att studera neutrino.- Dessa grundläggande partiklar gör det möjligt för forskare att utforska kosmiska kroppar belägna på ett avstånd av mer än 13 miljarder ljusår. Utöver denna gräns fylls rymden med neutrala väteatomer som absorberar synligt ljus, men neutriner övervinner detta rymd fritt.
Super-Kamiokande och SNO
I slutet av förra seklet fick forskare från projekten Super-Kamiokande och SNO Nobelpriset för sin upptäckt av neutriners egenskaper.Experiment på detektorer baserade på principen om fixering av Tjerenkovstrålning har visat att denna fundamentala partikel haren massa som skiljer sig från noll.
Tyngdkraftsobservatorier
Svängningar i rymdtid upptäcker mycketsvårt. Faktum är att sådana svängningar som uppstår på grund av förändringar i gravitationsfält är mycket svaga, de känns inte av sinnena och uppfattas inte av vanliga enheter, till skillnad från ljud eller radiosignal.
Förekomsten av gravitationsvågor föreslogAlbert Einstein i sin allmänna relativitetsteori. Den teoretiska fysikern trodde att orsaken till sådana svängningar är accelerationen av massan i universum, till exempel sammanslagning eller absorption av två stora föremål av varandra. Vågor låter dig bestämma storleken på objekt och avståndet till dem. Baserat på dessa data kan forskare återskapa kosmiska kroppar innan de kolliderar.
För första gången i historien registrerades en gravitationsvåg av forskare från samarbetet mellan LIGO/VIRGO-experimenten - fluktuationer i rumtiden uppstod som ett resultat av sammanslagningen av två svarta håloch uppkomsten av ett supermassivt snurrande svart hål.
Sammanslagningen av två svarta hål
LIGO/Jungfrun
LIGO arbetar med principen om en interferometer -observatoriet består av två axlar med en längd på 4 km. I början och i slutet av var och en av dem installeras supertekniska speglar som rör sig i samma plan på isolerade vibrationsbord. Laserstrålarna i var och en av axlarna rör sig från en avlägsen punkt och kombineras i mitten.
LIGO Observatory
Tanken bakom experimentet är att förvrängningen av rumtiden som orsakas av en kvadrupolgravitationsvåg skulle få en av armarna att förlängas subtilt medan den andra drar ihop sig.Med andra ord, om en av strålarna kommer med en liten fördröjning utlöses denEn signal som kan indikera detektering av en gravitationsvåg.
Denna förlängning är extremt liten - i september 2017LIGO-fysiker har märkt en minskning av laserns längd i axeln med en biljard meter - ungefär en tusendel av protonens diameter. Dessutom var skillnaden i ankomsttiden för laserstrålarna endast 10 ms.
Jungfru fungerar enligt samma princip och tillåterkontrollera LIGO-data. Nu fryses båda projekten på obestämd tid. Hittills har LIGO och dess europeiska partner Virgo registrerat totalt fyra gravitationsvågor - 2015 och 2017.
Fysiker förväntar sig att studien av gravitationsvågor kommer att hjälpa till att förstå orsakerna till ultrahastig rotation av neutronstjärnor, för att studera processen för fusion av svart hål.
ELISA
Forskare från NASA och det europeiska rymdenbyråer (ESA) arbetar också med projektet för gravitationsvågobservatoriet i rymden - eLISA-antennen. Enheten, precis som LIGO, fungerar enligt principen om en interferometer, emellertid kommer laserstrålen att flytta mellan speglarna på ett astronomiskt avstånd. Detta kommer att minska frekvensen på vågorna som uppfattas av banan med fyra till fem storleksordningar jämfört med LIGO.
Nu är projektet på designstadiet. Lanseringen av rymdantennen planeras för 2034, projektets beräknade varaktighet är fem till tio år.