15:24 2024-03-15
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ IceCube identifică șapte candidați pentru neutrini tau astrofizici
_ IceCube identifică șapte neutrini tau astrofizici candidați
Observatorul de neutrini IceCube, un telescop pentru neutrini de dimensiunea unui kilometru cub de la Polul Sud, a observat un nou tip de mesager astrofizic. Într-un nou studiu acceptat recent pentru publicare ca sugestie a editorilor de jurnalul Physical Review Letters și disponibil pe serverul de pretipărire arXiv, colaborarea IceCube, inclusiv cercetătorii Penn State, a prezentat descoperirea a șapte dintre neutrinii tau astrofizici, cândva evazivi.
Neutrinii sunt particule subatomice minuscule, care interacționează slab, care pot parcurge distanțe astronomice netulburate. Ca atare, ele pot fi urmărite până la sursele lor, dezvăluind misterele originilor lor cosmice. Neutrinii de înaltă energie care provin din cele mai îndepărtate zone dincolo de galaxia noastră se numesc neutrini astrofizici. Acești mesageri cosmici vin în trei arome diferite: electroni, muoni și tau, neutrinii tau astrofizici fiind excepțional de greu de identificat.
„În 2013, IceCube a prezentat primele sale dovezi de neutrini astrofizici de înaltă energie proveniți din acceleratori cosmici, care încep o nouă eră în astronomie”, a spus Doug Cowen, profesor de fizică și de astronomie și astrofizică la Colegiul de Științe Eberly din Penn State și unul dintre conducătorii studiului. „Această nouă descoperire interesantă vine cu posibilitatea intrigantă de a folosi neutrini tau pentru a descoperi o nouă fizică.”
IceCube detectează neutrini folosind șiruri de module optice digitale (DOM), cu un total de 5.160 de DOM încorporate adânc în interiorul Gheață antarctică. Când neutrinii interacționează cu nucleele din gheață, sunt produse particule încărcate care emit lumină albastră - care este înregistrată și digitalizată de către DOM-urile individuale - în timp ce călătoresc prin gheață. Lumina produce modele distinctive. Unul dintre aceste modele, numit evenimente în cascadă dublă, indică interacțiunile cu neutrini tau de înaltă energie în interiorul detectorului.
Analizele anterioare IceCube au văzut indicii ale acestor semnături subtile produse de neutrinii tau astrofizici, așa că cercetătorii au rămas motivați. pentru a identifica aceste particule evazive. Cercetătorii au redat datele de la fiecare eveniment potențial de neutrini tau în imagini și apoi au antrenat rețele neuronale convoluționale (CNN), un tip de algoritm de învățare automată optimizat pentru clasificarea imaginilor, pe imagini.
Acest lucru a permis cercetătorilor să distinge imaginile produse de neutrini tau de imaginile produse de diferite medii. După executarea unor simulări care i-au confirmat sensibilitatea la neutrini tau, tehnica a fost apoi aplicată la 10 ani de date IceCube dobândite între 2011 și 2020. Rezultatul au fost șapte evenimente candidate puternice de neutrini tau.
„Detecția a șapte evenimente. Evenimentele candidate de neutrini tau din date, combinate cu cantitatea foarte mică de fundal așteptată, ne permit să susținem că este foarte puțin probabil ca mediile să conspire pentru a produce șapte impostori de neutrini tau", a spus Cowen. „Deoarece neutrinii tau la energiile observate pot fi produși numai de surse astrofizice, detectarea lor oferă, de asemenea, o confirmare puternică a descoperirii anterioare de către IceCube a fluxului de neutrini astrofizici.”
Cowen a adăugat că probabilitatea ca fundalul să mimeze. semnalul a fost estimat a fi mai mic de 1 din 3,5 milioane, corespunzând unei semnificații mai mari de cinci sigma, considerat standardul de aur statistic pentru noile descoperiri în fizică.
Analizele viitoare vor include mai multe șiruri IceCube, deoarece acest studiu le-a folosit doar pe cele trei cele mai iluminate. O astfel de nouă analiză ar crește eșantionul de neutrini tau care poate fi apoi utilizat pentru a efectua primul studiu cu trei arome al fenomenului în care neutrinii își schimbă aromele - numite oscilații de neutrini - pe distanțe cosmologice. Acest tip de studiu ar putea aborda întrebări precum mecanismul producției de neutrini din surse astrofizice și proprietățile spațiului însuși prin care călătoresc neutrinii, au spus cercetătorii.
În prezent, nu există un instrument special conceput pentru a determina energia. și direcția neutrinilor tau care produc semnăturile văzute în această analiză. Un astfel de algoritm ar putea fi utilizat în timp real pentru a diferenția mai bine un semnal potențial de neutrino tau de fundal și pentru a ajuta la identificarea neutrinilor tau candidați la Polul Sud. Similar cu alertele IceCube în timp real emise pentru alte tipuri de neutrini, alertele pentru neutrini tau ar putea fi transmise comunității astronomice pentru studii ulterioare.
Aproximativ 300 de fizicieni din 59 de instituții din 14 țări alcătuiesc Colaborarea IceCube. Pe lângă Cowen, autorii studiului din Penn State includ Derek Fox, profesor asociat de astronomie și astrofizică; cercetătorii postdoctorali Aaron T. Fienberg, Kayla Leonard DeHolton și Jan Weldert; și studenta absolventă Daria V. Pankova.
Comentarii:
Adauga Comentariu