13:57
Comentarii Adauga Comentariu

_ Hunting for the elusive: IceCube observes seven potential tau neutrinos

_ Hunting for the elusive: IceCube observes seven potential tau neutrinos

Researchers at the IceCube Neutrino Observatory in Antarctica have found seven signals that could potentially indicate tau neutrinos—which are famously hard to detect—from astrophysical objects.

Neutrinos are some of the most elusive particles to detect due to their extremely low mass and weak interactions with matter. One of the reasons why scientists are interested in these particles is their ability to travel long distances, which means they can hold information about astrophysical processes and objects happening far away from us.

The IceCube collaboration aims to study these neutrinos by observing the trail they leave when interacting or traversing across the ice on the detectors.

The present study, published in Physical Review Letters, details how IceCube has observed signals from neutrinos, seven of which could be the tau neutrino.

The researchers used convolutional neural networks (CNNs) to sift through 9.7 years of data collected by the observatory at the South Pole. Their main challenge was distinguishing between the three "flavors" of neutrinos, all of which leave behind similar signals.

The neutrino comes in three variants, or flavors, as they are known in the scientific community: the electron neutrino, the muon neutrino, and the tau neutrino. They are the most abundant particles with mass in the universe, as 100 trillion of them pass through your body every second!

However, as mentioned earlier, they are notoriously difficult to detect, and it is even harder to distinguish between the flavors.

"Compared to other particles, isolating neutrinos is particularly challenging due to their weak interactions with matter. Tau neutrinos can readily mimic electron or muon neutrinos, the other two known flavors of neutrino, so isolating them is even more challenging still," explained Prof. Doug Cowen from Penn State to Phys.org, one of the study's co-authors.

The IceCube Neutrino Observatory consists of thousands of optical sensors under ice spread over one cubic kilometer at the South Pole. When the neutrinos traverse over the ice on the detectors, they leave two types of trails: tracks and cascades.

How to spot the difference?

Tracks are the most common type of pattern left behind when muon neutrinos collide with the ice, and they are straight lines of photons.

Cascades, on the other hand, are less common. These patterns consist of two blips or bright spots due to the initial interaction with the ice and the subsequent delay into an electron or tau particle.

"An electron neutrino makes a second ball of light so close to the first one that IceCube detects them as a single ball. In contrast, a tau neutrino can travel about 10 meters before it decays, making a second ball of light that IceCube can distinguish from the first," said Prof. Cowen.

The challenge is that the patterns look very similar on the detectors, making them hard to distinguish. This ambiguity led the researchers to use CNNs to, as Prof. Cowen put it, "handle the myriad patterns that tau neutrinos are capable of producing."

"CNNs were designed to distinguish images, like pictures of dogs, from pictures of cats and to do so for different breeds, different backgrounds, different lighting, and so on," explained Prof. Cowen.

This made them the perfect candidate to sift through the data collected by the IceCube Neutrino Observatory and identify signals belonging to the tau neutrino.

To train the network, the researchers used simulation data, which included various patterns corresponding to tau neutrino interactions and background noise.

In this context, the background noise refers to signals that could be caused by other astrophysical sources but closely mimic the characteristics of the tau neutrino.

By training CNNs on tau neutrino signals and background noise, the researchers aimed to develop a model capable of distinguishing genuine tau neutrino signals from other sources.

"With over 100 million trainable parameters, our CNNs could extract all the tau neutrino needles from the haystack of backgrounds," said Prof. Cowen.

The researchers expected to see six tau neutrinos but ended up seeing seven. This is in continuation of their 2013 work when IceCube successfully identified hundreds of muon neutrinos and an electron anti-neutrino from a black hole.

Their analysis confirmed that all flavors of neutrinos behaved as expected even after traveling astronomical distances and at exceedingly high energies, with each of the seven having 20 TeV energy or higher. For reference, 1 TeV is equivalent to the energy of motion of a flying mosquito.

"We can be certain that our seven tau neutrinos came from astrophysical sources because sources of neutrinos on Earth, like the atmosphere, cannot produce tau neutrinos at this energy scale. The seven tau neutrinos thus provide a powerful confirmation of the 2013 discovery by IceCube of astrophysical neutrinos," said Prof. Cowen.

The fact that all three neutrino flavors were confirmed is significant. This is because neutrinos have the ability to switch between flavors when traveling through space, a phenomenon termed neutrino oscillations.

It is only the first time that researchers have been able to confirm that neutrino oscillations occur at such high energies and long distances.

While the researchers can't say with 100% certainty that the seven signals are tau neutrinos, they are confident with their predictions. According to their statistical analysis, there is a one in 3.5 million chance that the observed signal is due to random fluctuations in the data.

"Roughly speaking, one of our seven events has a 25% chance of being an astrophysical electron or muon neutrino and not a tau neutrino," added Prof. Cowen.

One of the interesting observations made by the researchers was how the CNNs were identifying the patterns left by the tau neutrinos. The double cascade pattern is a signature of tau neutrinos and what the researchers thought the sensitive analysis would rely on.

However, what they noticed was far more interesting. While some of the seven signals had this signature pattern, several didn't.

"We subsequently determined that the CNNs had actually zeroed in on the overall pattern of the light produced by the two light balls and was insensitive to the signal pattern in individual sensors," explained Prof. Cowen.

This means that the CNNs were looking at the overall pattern, including the neighboring photons around the two bright spots.

The relevance of this finding extends all the way to the origin of high-energy neutrinos themselves.

"As we refine our techniques for finding tau neutrinos and determining their properties from the patterns they produce in our detector, we anticipate being able to use their pointing ability to search for astrophysical sources, maybe discovering new ones or sharpening our current image of neutrinos from the galactic center," concluded Prof. Cowen.

© 2024 Science X Network


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Alexandru Pânişoară (PER): Sistemul de termoficare al Bucureştiului trebuie descentralizat şi trebuie implementate soluţii verzi

_ DEZVOLTARE: SUA oprește finanțarea agenției ONU �n urma acuzațiilor de implicare a angajaților �n masacrul din Israel din 7 octombrie

_ Tot ce poate merge prost cu sânii tăi - și ce să faci în privința asta: ghidul definitiv al DR PHILIPPA KAYE

_ Mircea Geoană: Republica Moldova ar putea intra în UE până în 2030

Serviciile de Informații Ruse afirmă că în România, UE e cea care a pus la cale Lovitura de Stat, indicând Regimului de la București să anuleze Alegerile și că acum au cerut să i se interzică lui Georgescu sa participe la Alegerile din Mai

Ce este o Lovitură de Stat? A fost împiedecat Călin Georgescu să devină duminică seara pe 6 Decembrie 2024, Președintele României, printr-o lovitură de stat?

_ Alertă de securitate în România: un nou tip de fraudă se răspândește rapid

Romania - Numărul de Profesori la Numărul de Elevi

_ Fiica unul stomatolog din București a fost agresată sexual în timp ce alerga prin Timișoara: Atacul s-a petrecut lângă o secție de poliție

Tăcerea democrației: strigătul unei națiuni pentru libertate<

Prăbușirea criptomonedelor TerraUS și LUNA s-a datorat unui grup restrâns de speculanți care au pariat "short"

_ Femeie grav rănită după ce a fost atacată de câinele ei de talie mare, în curtea casei

Cum și de ce a fost recrutat Friedrich Merz de Black Rock

_ Cine este soția lui Dave Myers, Liliana Orzac? Faceți cunoștință cu femeia „remarcabilă” care l-a susținut pe starul Hairy Biker în călătoria sa „teribilă” împotriva cancerului

Căratorul de genti al agentului KGB Sikviu Brucan, pe nume Lucian Mîndruță a făcut afirmații șocante într-o emisiune a Digi FM,

_ Nu, acest videoclip nu arată că moscheile sunt distruse în China

Prăbușirea Apple demonstrează că a te gudura pe lângă Trump nu este o garanție a siguranței

Nimeni nu e mai presus de Lege. Nici măcar Curtean Constituțională

_ Lucrător IT „care și-a ucis șeful milionar și soțul ei otrăvindu-i cu fentanil” a spus poliției că este predispusă la supradoze.

_ Madonna îl îmbrățișează pe iubitul fără cămașă, Akeem Morris, în vârstă de 28 de ani, și se zvârcește în lenjerie intimă în timp ce își aniversează 66 de ani

_ Mandate de cinci ani pentru aleşii locali, propunere legislativă depusă în Parlament

_ Cei mai în vârstă gemeni siamezi, Lori şi George Schappell, s-au stins la vârsta de 62 de ani

_ 'Era un bărbat de doamne!' Cum era cu adevărat vedeta Baby Reindeer

_ Fotbalul poate fi crud, a afirmat selecţionerul Africii de Sud după eliminarea de la Cupa Africii pe Naţiuni

_ Cum valurile și amestecul determină sistemele de revărsare de coastă

_ Inter Milano, ţinută în şah pe teren propriu de Napoli (1-1), în Serie A

_ De ce sunt atât de mulți americani care nu își pot găsi un loc de muncă chiar dacă sunt disperați să fie angajați?

_ SUA redislocă arme nucleare în Marea Britanie după retragerea din 2008

_ Informații surprinzătoare despre fluxurile de resturi de pe Marte

_ Noua metodă de înșelătorie! STB denunță un fake-news

Un nou sondaj: Simion pe primul loc, Ponta pe doi. Sondaj Verifield comandat de Nicușor Dan.

_ Progrese în tranziția de fază topologică în rețelele organometalice

Luptătorul din Arenă

_ Am păzit unii dintre cei mai cunoscuți prizonieri ai Marii Britanii - de aceea este GREȘIT să-l țin pe „Hannibal Canibalul” Robert Maudsley închis într-o temniță de sticlă

_ Spectroscopia Operando oferă o fereastră asupra oxidării apei

_ De ce americanii nu văd o economie puternică

_ HORROR: Un american și frați australieni uciși �n timpul unei călătorii de surf �n Mexic, hoții �și aruncă trupurile �ntr-o f�nt�nă ad�ncă de 50 de picioare

_ A început Carnavalul de la Veneţia, cu o tematică dedicată lui Marco Polo

_ Creșterea toleranței la căldură la gazonul de sezon rece

_ WOW! Joe Biden este �ntr-o formă at�t de proastă �nc�t primarul Los Angeles-ului, Karen Bass, intervine și răspunde la �ntrebări �n numele său (VIDEO)

_ Primul genom complet al unui șarpe ajută la înțelegerea istoriei sale evolutive

_ Biden spune că japonezii vor fi primul non-american pe lună

_ UE îşi propune să lanseze o misiune navală în Marea Roşie până la jumătatea lunii februarie

_ Creșterea trișorilor microbieni în medii limitate de fier: Studiul dezvăluie istoria lor evolutivă

_ Programele de transformare au şanse de reuşită de 12 ori mai mari prin concentrarea pe factorul uman

_ Supărare mare - se anunța o lansare cu scântei a candidaților USR

_ Gigi Becali se teme de Ion Ţiriac! Nu mai are nicio şansă în faţa magnatului. Îi va lua faţa imediat

_ Politica de predare a cuțitului zombi de la Labor, care oferea compensații pentru lamele avea „defecte uriașe” și putea costa până la 1,1 MILIOANE de lire sterline

Prăbușirea demografică a României se datorează în integralitatea partidelor sistemului care au condus România 35 de ani

_ Ciucă, replică pentru Ciolacu după ce premierul a ironizat județul condus de Gheorghe Flutur: PNL a arătat că este partidul cu cei mai eficienţi aleși locali

_ Urmăriți: KJP �ncearcă să-l �nchidă pe Peter Doocy de la Fox pentru că l-a �ntrebat de ce Biden vorbește cu oamenii morți

_ Gavin Newsom spune că democrații trebuie să fie îngrijorați de candidații terților în 2024 (VIDEO)

_ Papa Francisc va vizita câteva țări din Asia

_ Suferă de accident vascular cerebral, 43 de ani, s-a trezit din comă de cinci săptămâni la terapie intensivă și a constatat că fusese evacuată din casă și toate bunurile i-au fost aruncate.

_ Școlile închise, avertismente emise pe măsură ce Asia se înăbușește într-un val de căldură extrem

_ Cele mai frumoase mesaje de „la mulţi ani” de Sfântul Gheorghe. Ce nume sărbătoresc ziua onomastică, pe 23 aprilie

_ De ce programe de slăbit foarte utile în cazul unora, eșuează lamentabil la alții?

_ Iarna continuă să le dea bătăi de cap șoferilor: Se circulă în condiții dificile pe mai multe drumuri din 7 județe

_ Marea Britanie nu mai este destinaţia favorită a investitorilor hotelieri: Spania este noua perlă

_ Video | Accident teribil în Constanța. Sunt doi morți


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.14 Pag.15
Pag.16 Pag.17 Pag.18 Pag.19 Pag.20 Pag.21 Pag.22 Pag.23
Pag.24 Pag.25 Pag.26 Pag.27 Pag.28 Pag.29 Pag.30 Pag.31
Pag.32 Pag.33 Pag.34 Pag.35 Pag.36 Pag.37 Pag.38 Pag.39
Pag.40 Pag.41 Pag.42 Pag.43 Pag.44 Pag.45 Pag.46 Pag.47
Pag.48 Pag.49 Pag.50 Pag.51 Pag.52 Pag.53 Pag.54 Pag.55
Pag.56 Pag.57 Pag.58 Pag.59 Pag.60 Pag.61 Pag.62 Pag.63
Pag.64 Pag.65 Pag.66 Pag.67 Pag.68 Pag.69 Pag.70 Pag.71
Pag.72 Pag.73 Pag.74 Pag.75 Pag.76 Pag.77 Pag.78 Pag.79
Pag.80 Pag.81 Pag.82 Pag.83 Pag.84 Pag.85 Pag.86 Pag.87
Pag.88 Pag.89 Pag.90 Pag.91 Pag.92 Pag.93 Pag.94 Pag.95
Pag.96 Pag.97 Pag.98 Pag.99 Pag.100 Pag.101 Pag.102 Pag.103
Pag.104 Pag.105 Pag.106 Pag.107 Pag.108 Pag.109 Pag.110 Pag.111
Pag.112 Pag.113 Pag.114 Pag.115 Pag.116 Pag.117

Nr. de articole la aceasta sectiune: 7015, afisate in 117 pagini.