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:

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

_ Iranul deschide înregistrarea candidaților pentru votul prezidențial rapid după moartea lui Raisi

_ „Hackneyficarea” lui Tom Holland: cum liderul lui Romeo și Julieta și-a renunțat la imaginea de băiețel, cu șireturi drepte, pentru blugi largi și pantofi de sport - în timp ce fanii se dezlănțuie după aspectul său de „schelă din Essex”

_ Şeful NATO: Ucraina poate câştiga războiul, dar numai dacă ţara primeşte „sprijin solid continuu”

_ Primarul Londrei, Sadiq Khan, promite că va face presiuni pe Keir Starmer pentru reintroducerea libertății de circulație a tinerilor în UE, dacă laburiștii vor câștiga alegerile generale din 4 iulie

_ Mirii stârnesc indignare pentru codul lor vestimentar FOARTE strict pe invitația de nuntă: „Agresiv”

_ Criză politică în plin război, în Israel - Se cere dizolvarea Parlamentului

_ IGPR face verificări după ce Diana Şoşoacă s-a filmat pe o motocicletă a poliţiei

_ ANPC a scos chitanţierul: amenzi de 37.000 de lei unor firme pentru că au vândut ţigări minorilor

_ Apare o nouă realitate geopolitică: China devine un jucător major la Marea Neagră / Beijingul construiește un port strategic pentru Georgia

_ FOTO Țeapa vieții pentru un mire: A aflat că soţia sa, cu care era de un an, este de fapt un bărbat care îi voia averea

_ Un robot rezolvă un cub Rubik într-un timp record de 0,305 secunde

_ Netflix dă lovitura anului: Filmul care va rupe audiențele în România și nu numai

_ Moaşe în uniformă. Jandarmii braşoveni au salvat o căprioară aflată în travaliu

_ Orban, Meloni şi Le Pen ar putea bate palma pentru formarea unui supergrup suveranist în viitorul Parlament European. Grupul l-ar putea depăşi pe cel al Social-Democraţilor

_ Socrul meu a fost furat de 5.523 de lire sterline, dar HSBC spune că a cheltuit bijuterii: CRANE ON THE CAZ

_ Farmaciştii francezi fac grevă din cauza penuriei de medicamente şi a plăţilor, închizând magazine la nivel naţional

_ VIDEO Un bărbat a intrat într-o audiere online la instanță în timp ce conducea: Era judecat tocmai pentru conducere fără permis

_ Kate Middleton şi fotografia falsă creată de AI pentru a o determina pe prinţesă să se arate în timpul tratamentului

_ Faye din Senegal face prima vizită în Mali și Burkina Faso conduse de armate

_ Tîlvăr: România îşi face intrarea în reţeaua globală a facilităţilor de mentenanţă

_ Bookfest 20204 - Mimi Brănescu, despre Şase piese, un autor: Mă intersează să povestesc ce mă bântuie pe mine

_ Sistemul de pensii a ajuns la 99% digitalizare: fiecare român își va putea verifica de pe telefon contribuția la pilonul public

_ Cod portocaliu de furtună în judeţul Satu Mare. Meteorologii anunţă ploi torenţiale, grindină şi descărcări electrice

_ România, printre ţările cu cele mai lungi săptămâni de lucru din Europa

_ Real Madrid - Dortmund îi poate aduce un milion de euro unui parior Superbet! Vezi biletul fabulos, de cotă 421064.85

_ Joe Biden face o vizită de stat la Paris, invitat de Macron, după comemorarea debarcării în Normandia

_ Un judecător CSM intră tare peste critici: Durata mare de soluționare a proceselor e o excepție!

_ Bărbat ucis de un animal sălbatic în Mureș

_ Şi Guvernul Sloveniei recunoaşte statul palestinian. Decizia trebuie să fie aprobată de Parlament

_ Au început săpăturile pentru construirea Maternităţii Sf. Ioan, singura astfel de unitate medicală ridicată de la zero în Bucureşti în ultimii 35 de ani

_ Bookfest hosts Saudi Arabia, Arabian countries stands

_ Google va investi 2 miliarde de dolari în Malaysia într-un centru de date pentru IA

_ Intră în vigoare tarife majorate ale UE pentru produsele din Rusia şi din Belarus

_ Termenul limită pentru sprijinirea crescătorilor de porci Bazna şi Mangaliţa, prelungit

_ Trofeul Balonul de Aur al lui Maradona va fi scos la licitaţie, deşi moştenitorii săi se împotrivesc

_ Retorica extremei drepte franceze în contradicție cu rezultatele sale de vot în Parlamentul UE

_ Guvernarea ANC pe cale de a pierde majoritatea la alegerile din Africa de Sud

_ Șeful NATO Stoltenberg împinge alianța pentru a permite Ucrainei să lovească ținte în interiorul Rusiei

_ Ungaria: Peter Magyar, noua față a opoziției anti-Orban

_ Curtea din Hong Kong constă în 14 militanți pentru democrație vinovați de subversiune

_ The Wrens, eroine britanice necântate ale debarcărilor de Ziua Z în Normandia

_ Patru arestați în „cea mai mare” cercetare internațională anti-malware, spune Europol

_ Parlamentul Spaniei aprobă legea de amnistie pentru separatiștii catalani

_ Două femei luptă pentru președinția Mexicului pe fondul polarizării și al violenței în spirală

_ „Întoarceți-vă pe Champs-Elysees”: bulevardul emblematic dornic să-i cucerească pe parizieni

_ Pasagerii de culoare cărora li s-a ordonat să părăsească un zbor dau în judecată American Airlines

_ Juratii cer să reasculte mărturiile martorilor cheie în procesul Trump pentru banii tăcuți

_ Primii strămuți din Panama din cauza schimbărilor climatice se pregătesc să părăsească casa ancestrală

_ Revenirea, mama Osaka se luptă într-o luptă epică de la French Open cu Swiatek

_ Golul târziu al lui El Kaabi îi dă glorie Olympiakos Europa Conference League

_ SUA declară că noua rezoluție a ONU privind încetarea focului în Gaza „nu este utilă”

_ ONG-urile din Georgia promit să sfideze legea „neconstituțională” a influenței străine

_ Un medicament anti-îmbătrânire dă rezultate uimitoare la şoareci

_ Zeci de mii de românii care rămân fără tichete pentru alimente! Decizia vine direct de la Comisia Europeană

_ Papa Francisc intervine tăios la vârful NATO: Utilizare armelor Occidentului în Rusia ar însemna o escaladare incontrolabilă

_ Ultimă oră – Verișorul Raisei a fost arestat preventiv: e acuzat de omor calificat

_ Joe Biden va fi primit de Emmanuel Macron în cadrul vizitei de stat la Paris pe 8 iunie

_ VIDEO Digitalizarea trece la următorul nivel: Se schimbă site-urile tuturor primăriilor și consiliilor județe din România

_ STB: Schimbări importante în staţia Piaţa Eroii Revoluţiei


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

Nr. de articole la aceasta sectiune: 922, afisate in 16 pagini.