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

_ Kenya a avut vreme neobișnuit de caldă – un expert despachetează ce ar putea fi cauza

_ ROSIE GREEN: TOATE soluțiile de care veți avea nevoie vreodată pentru pielea uscată în această iarnă

_ Femeie transgender, în vârstă de 26 de ani, zâmbește după ce a fost găsită VINOVAȚĂ pentru uciderea unui străin la întâmplare într-o ieșire de seară în uciderea inspirată din „Nu F*** cu pisicile”, după ce a pus un animal de companie într-un blender

_ Fotografiile nud ale lui Michael Jackson ar putea fi distribuite lumii după ce acuzatorii de abuz sexual Wade Robinson și James Safechuck au intentat un nou proces civil împotriva foștilor angajați ai King of Pop

_ Monica Macovei, condamnată la 6 luni de închisoare cu suspendare, după accidentul în care aproape a ucis un om

_ Primatologul observă modul în care maimuțele își schimbă comportamentul pentru a supraviețui defrișării

_ Imagini șocante surprinse de camerele video. Angajata unui mare lanţ de hipermakerturi, înjunghiată de un coleg

_ Tragedie în Buzău. Bărbat spulberat de o mașină

_ O nouă acoperire poroasă cu o grosime micrometrică, cu abilități de detectare a biomarkerilor de neegalat

_ Houthis sporește roiurile de bărci cu drone explozive, cele mai recente spectacole de interceptare ale Marinei SUA

_ Secretarul general al ONU: Israelul trebuie să-şi ia un angajament ferm privind ajutoarele în Gaza

_ Regele Charles este văzut părăsind Clarence House urmat de regina Camilla după zile de teorii ale conspirației regale

_ Operațiune ascunsă de amploare lansată de Rusia împotriva aliaților Kievului, inclusiv România (Washington Post)

_ JOHN MACLEOD: Creșterea prețurilor ar putea însemna că cina umilă de pește a avut în sfârșit chipsurile?

_ Forțele Speciale din Rusia își pun toată speranța într-un băiat de 16 ani. Se apropie sfârșitul lui Kadîrov?

_ Ireland to face New Zealand among Autumn Nations Series

_ Comentariile lui Donald Trump continuă să facă valuri în Europa! Premierul polonez, din ţara celor trei mușchetari: 'Toţi pentru unul, unul pentru toţi'

_ Noul Karate Kid a fost găsit cu Ben Wang deținând rolul principal alături de Ralph Macchio și Jackie Chan

_ Schimbarea climei. Cercetătorii propun înfiinţarea unui nivel superior pentru măsurarea uraganelor

_ Priviți asupra imposibilului: prima măsurare a radiației termice în câmp apropiat, sublungimi de undă

_ Bitcoin depășește 57.000 USD pe măsură ce intrările ETF cresc, Ethereum este mai mare decât ASML și Samsung

_ Ana Predescu, singura candidată femeie la Președinția CJ Brașov: Propun un nou început pentru Brașov

_ Mary Poppins are ratingul de vârstă ridicat de la U la PG din cauza „limbajului discriminatoriu” de către BBFC

_ Am trimis invitații de nuntă rămase unor oameni celebri - și nu vei ghici niciodată cine a răspuns

_ Filme cu proteine ​​de mare viteză pentru a ajuta la proiectarea medicamentelor

_ Tottenham 2-3 Arsenal - Premier League: scor live și actualizări în timp ce Son retrage un alt gol pentru Spurs în thriller

_ Iohannis, despre războiul din Ucraina: E nevoie de un angajament mult mai ferm pentru flancul estic

_ La 15 ani eram cel mai tânăr jucător al ligii de fotbal. 10 ani mai târziu mă gândeam la sinucidere

_ Se întâmplă în România: Angajații unei primării, premiați cu 10.000 de euro pentru proiecte europene ratate

_ Catalizatorul nanocluster de paladiu susține hidrogenarea foarte eficientă și regioselectivă a epoxizilor

_ Joe Biden a fixat deadline în Orientul Mijlociu: vrea să oprească ofensiva dezlănțuită a Israelului

_ Jennifer Lopez își arată faimoasa derriere și curbele senzaționale în jambiere strâmte la sala de sport din LA

_ Sunt antrenor de fitness - iată trucul MENTAL care te va ajuta să-ți atingi toate obiectivele de antrenament

_ Noile reguli ale experților în modă pentru rochiile florale care le împiedică să arate învechite sau mumici

_ Ozzy Osbourne plănuieşte ultimele concerte

_ Ultimă oră: ANI a câștigat la ÎCCJ confiscarea de la Viorel Hrebenciuc a sumei de 42.511 euro

_ Israel: some residents return to kibbutz near Gaza

_ Mike Tindall își arată abilitățile sportive în timp ce participă la Rugby for Heroes' Family Fun Run împreună cu fiica sa, Lena, în vârstă de 5 ani

_ Putin i-a luat la ochi şi pe jurnaliştii străini. Corespondentul El Mundo a fost expulzat

_ Aryna Sabalenka rupe tăcerea cu privire la moartea lui Konstantin Koltsov, în timp ce starul tenisului dezvăluie că nu mai erau împreună, dar „inima ei este frântă”

_ Observarea întâmplătoare dezvăluie noi specii de gândaci pufos

_ Orașul fantomă de construcție nouă: Peste 30 de proprietăți noi-nouțe sunt lăsate abandonate și blocate pe fondul unui rând de planificare „după ce dezvoltatorul a rămas fără bani pentru a finaliza lucrările din cauza întârzierilor consiliului”

_ Marinarii Royal Navy desfășurați pe HMS Prince of Wales arestați la Rotterdam pentru că erau beți și dezordonați

_ Tur de forță PNL-PSD la obiectivele mari de infrastructură rutieră din vestul și estul țării

_ Incendiu într-un bloc din Ploiești. Un bărbat de 85 de ani a suferit arsuri pe față și mâini

_ Moment mortificator, femeia de afaceri dezvăluie totul la funeralie Zoom livestream: mama se filmează accidental goală sub duș și transmite imagini altor persoane aflate la distanță după serviciul online

_ O carte pe zi: „Învaţă să înveţi”, de Barbara Oakley, Terrence Sejnowski, Alistair McConville

_ Ce abilități noi are primul om care a primit un implant de cip cerebral: 'E ca și cum ai folosi 'Forța' pe un cursor de mouse' - VIDEO

_ Renașterea comerțului cu amănuntul se oprește în timp ce britanicii stresați reduc călătoriile cu mașina și vremea neplăcută atenuează traficul pe străzile mari

_ Topul celor mai puternice zodii. Merg prin viață cu încredere și determinare

_ Ciucă, după retragerea Ramonei Chiriac de la europarlamentare: Analizăm şi vom lua o decizie

_ Bucharest Stock Exchange closes higher Thursday's session

_ QUENTIN LETTS: Noua Lady Smith, în vârstă de 28 de ani, a jurat credință „părului” regelui, a semnat registrul și și-a plesnit pixul ca și cum tocmai și-ar fi completat numerele de la loterie.

_ După 625 de zile, cea mai lungă inversare a curbei de randament din istorie

_ O țară membră UE pare că s-a sucit: lasă deschisă posibilitatea de a-l sprijini pe Klaus Iohannis la şefia NATO

_ Fazanii sunt „queer”, spune muzeul Hastings: pamfletul LGBT este batjocorit pentru că susține că păsările se califică, deoarece „își schimbă sexul de la femelă la mascul”

_ VIDEO | Scene violente la un liceu din Vâlcea: Două adolescente, filmate în timp ce-și împart pumni în toaletă

_ Mike Tindall își arată abilitățile sportive în timp ce participă la Rugby for Heroes' Family Fun Run cu fiica sa, Lena, în vârstă de 5 ani

_ Au fost stabilite grupele turneelor de fotbal din cadrul JO 2024


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

Nr. de articole la aceasta sectiune: 751, afisate in 13 pagini.