İnsan vücudundan her saniyede 100 trilyon nötrino geçiyor. Bu küçük, neredeyse kütlesiz
Nötrinolar nötrlerin genel adıdıryarım tamsayı spinli, yalnızca zayıf ve yerçekimsel etkileşimlere katılan ve lepton sınıfına ait temel parçacıklar. Şu anda üç tür nötrino bilinmektedir: elektron, müon ve tau nötrinoları ve bunlara karşılık gelen antipartiküller.
Nötrinolar birçok süreçte üretilir; örneğin,yıldızların içindeki termonükleer reaksiyonlar ve süpernova patlamaları sırasında. Sorun şu ki, bu parçacıkları tespit etmek inanılmaz derecede zor. Bu, onları tespit edebilecek türünün tek örneği bir dedektör gerektirir.
Nötrinolar nerede bulunur?
IceCube nötrino gözlemevinin inşaatıGüney Kutbu'ndaki keşif resmi olarak 18 Aralık 2010'da tamamlandı. Yüksek enerjili kozmik nötrinoları aramak için geliştirildi. Dedektörün kendisi, Antarktika buzunun bir kilometreküpüne gömülü 5.160 optik sensörden (dijital optik modüller (DOM'ler)) oluşuyor.
Bir nötrino kendini nasıl gösterir?
Bir nötrino bir buz molekülüyle etkileşime girdiğindeortaya çıkan ikincil yüklü parçacıklar, Çerenkov radyasyonu olarak bilinen bir süreç yoluyla mavi ışık yayar. Işık daha sonra buzun içinden geçer ve bazı DOM'lara ulaşabilir. Sonuç olarak araştırmacılar parçacığın enerjisini ve yönünü yeniden yapılandırıyorlar. Bu süreç, buzun optik özelliklerine ilişkin bilgiye dayanmaktadır. Ancak nötrinoların bu tezahürü bir kez bilim adamlarını çok şaşırttı.
Çerenkov radyasyonu bir enerji şeklidirbelli bir ortamda ışık hızını aşan hızlarda hareket eden atomları (elektron ve proton) oluşturan yüklü parçacıkların neden olduğu mavi bir parıltı olarak gözlenebilmektedir.
Eşsiz Fenomen
2013 yılında IceCube işbirliğinin çalışanlarıışık kaynağının gözlemlenen parlaklığının ışığın yönüne bağlı olduğu benzersiz bir olguyu gözlemledi. Bu etki buzun optik anizotropisi olarak bilinir. Şimdiye kadar araştırmacılar, anizotropiyi, safsızlıkların neden olduğu emilim ve saçılmadaki değişiklikleri kullanarak tanımlamaya çalıştılar, ancak başarılı olamadılar.
Anizotropi, bir ortamın farklı özelliklerdeki farklılığıdır.bu ortamdaki yönlendirmeler; izotropinin aksine. Bazı özelliklere göre ortam izotropik olabilir ve diğerlerine göre anizotropik olabilir; anizotropinin derecesi de değişebilir.
Yayınlanan yeni bir çalışmadaIceCube personeli bunu The Cryosfer dergisinde açıkladı. Işığı iki yönde büken uzun buz kristallerinin çift kırılma özelliklerinin bir sonucu olarak ortaya çıktığı ortaya çıktı. Başka bir deyişle, ışık çift kırılma olmadan izotropik bir ışık kaynağından radyal olarak gelir ve çift kırılmayla yavaşça buz "akışının" eksenine doğru sapar.
Yeni açılan bir örneği gösteren çizimoptik etki: Çift kırılma olmadan (üstte), ışık izotropik bir ışık kaynağından radyal olarak yayılır. Çift kırılmayla (altta), ışık yavaşça buz akışının eksenine doğru saptırılır.
Kredi: Jack Pyrin/IceCube İşbirliği
Bu keşif yeni bir keşif yaratmak için kullanıldı.çift kırılmaya dayalı buzun optik modeli - SpiceBFR. Dedektör modellemede kullanılıyor ve buzdaki parçacıkların etkileşiminden kaynaklanan ışık desenlerinin yorumlanmasını şimdiden önemli ölçüde geliştirdi.
20 yıllık araştırma
IceCube işbirliğinin kullandığı optik buz modeli, önceki AMANDA deneyinin ilk günlerinden bu yana geliştirildi.
AMANDA Deneyi (Antarktika Müon ve NötrinoDedektör Dizisi, bir Antarktika müon ve nötrino dedektörleri dizisidir. Aslında bu, Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonu'nun altında bulunan bir nötrino teleskopudur. 2005 yılında, dokuz yıllık operasyondan sonra AMANDA, resmi olarak halefi olan IceCube nötrino gözlemevi projesinin bir parçası oldu.
20 yılı aşkın süredir bilim insanları yeni keşifler eklediDedektörün çok üzerindeki derinliklerde hapsolmuş hava kabarcıklarının ortadan kaybolması ve derinliklerde Güney Kutbu Buz Tabakasının gezegendeki en saf buzu içerdiği de dahil olmak üzere, buzla ilgili bilinen anlayışa göre.
Önceki açıklama girişimlerini geliştirmek içinanizotropi, işbirlikçiler bu etkiyi dikkatlice incelediler ve bunun buz kristallerinin özelliklerinin derin gelişimi ile ilişkisini keşfettiler. Bu, bilim adamlarının buzu oluşturan rastgele seçilmiş birçok küçük kristalin gözlemlenen anizotropide rol oynadığına inanmalarına yol açtı.
Bilim adamları ne yaptı?
Araştırmak için fizikçiler simülasyonlar yürüttüler.Işığın dedektör içinde alabileceği farklı yolları modelleyen kişi. Daha sonra simüle edilmiş verileri IceCube'den alınan büyük kalibrasyon veri seti ile karşılaştırdılar.
tr.freepik.com
IceCube kalibrasyon veri seti şunları içerir:tüm DOM'ların donatıldığı 60 000 LED'den gelen veriler. Bunlar da buza ardışık ışık darbeleri yayar ve daha sonra buzun optik özelliklerini kalibre etmek için kullanılır.
Sırada ne var ve neden önemli?
Göstergelerin karşılaştırılması bilim adamlarının şunları yapmasına yardımcı oldu:IceCube içindeki buz kristallerinin ortalama şekli ve boyutu hakkında sonuç. Bu heyecan verici yeni keşif, yeni simülasyonların oluşturulmasını ve mevcut yeniden yapılandırma yöntemlerinin SpiceBFR modelini hesaba katacak şekilde uyarlanmasını teşvik ediyor.
Bu keşif yalnızca IceCube'ün gelişmesine yardımcı olmakla kalmayacakyeniden yapılandırılmış nötrino etkileşimleri Araştırmanın bir bütün olarak buzul bilimi alanı için çıkarımları var. Yeni çalışmanın yazarlarının belirttiği gibi, özellikle buz akışının mekaniğini anlamak için buz kristallerinin özellikleri inceleniyor. Bu veriler daha sonra Antarktika'nın kütle dengesini ve değişen iklimde deniz seviyesindeki artışı tahmin etmek için kullanılabilir.
Daha fazla oku:
Starlink sinyali, GPS'e alternatif olarak kullanılmak üzere hacklendi
NASA, güneş sistemindeki en gizemli gezegen olan Haumea'nın kökenini açıkladı
Fizikçiler 'Kuantum Korkusu' İle Standart Kuantum Sınırını Aştı
Kapakta: Idaho Ulusal Laboratuvarı'ndaki ATR araştırma reaktörünün soğutucusunda Vavilov-Cerenkov radyasyonu. Fotoğraf: Argonne Ulusal Laboratuvarı