מקורן של קרניים קוסמיות היה אחד התעלומות המתמשכות ביותר בפיזיקה, ונראה שזה הולך להישאר כך עוד זמן מה. אחד המועמדים המובילים למקום שמקורן בקרניים קוסמיות הוא התפרצויות קרני גאמה, והפיזיקאים קיוו שגלאי אנטארקטיקה ענק בשם "מצפה הכוכבים נוקרינו של IceCube" יאשר את התיאוריה הזו. אולם תצפיות על למעלה מ -300 גרב-גרביים לא הראו עדות לקרניים קוסמיות. בקיצור, קרניים קוסמיות אינן מה שחשבנו שהן.
אבל, ממש כמו תומאס אדיסון שאמר ש"כל ניסיון שגוי שמושלך הוא צעד נוסף קדימה ", פיסיקאים רואים בממצא האחרון זה התקדמות.
"אף על פי שלא גילינו מאיפה מקורן של קרניים קוסמיות, עשינו צעד חשוב לקראת שלילת אחת מהתחזיות המובילות," אמר החוקר הראשי של IceCube והפרופסור לפיזיקה באוניברסיטת ויסקונסין – מדיסון פרנסיס הלזן.
קרניים קוסמיות הן חלקיקים טעונים חשמלית, כמו פרוטונים, הפוגעים בכדור הארץ מכל הכיוונים, באנרגיות גבוהות פי מאה מיליון מאלו הנוצרות במאיץ מעשה ידי אדם. התנאים העזים הנחוצים לייצור חלקיקים אנרגטיים כאלה מיקדו את העניין של הפיזיקאים בשני מקורות פוטנציאליים: החורים השחורים האדירים במרכזם של גלקסיות פעילות ופרצי קרני גמא (GRB), הבזקי קרני גמא הקשורים לפיצוצים אנרגטיים במיוחד שנצפו בגלקסיות רחוקות.
IceCube משתמש בנייטרינו, שלפי ההערכה כי הוא מלווה בייצור קרניים קוסמיות, כדי לחקור את שתי התיאוריות הללו. במאמר שפורסם בגיליון 19 באפריל של כתב העת Nature, מדענים IceCube מתארים חיפוש אחר נייטרינים שנפלטו מ -300 התפרצויות קרני גאמה שנצפו, לאחרונה בצירוף מקרים עם לווייני SWIFT ופרמי, בין מאי 2008 לאפריל 2010. באופן מפתיע, הם לא נמצא שום דבר - תוצאה הסותרת 15 שנות חיזוי ומאתגרת את אחת משתי התיאוריות המובילות למקורן של הקרניים הקוסמיות האנרגיות הגבוהות ביותר.
הגלאי מחפש אנרגיה גבוהה (teraelectronvolt; 1012-אלקטרונוולט) נייטרינים, ובעיתונם אמרו הצוות כי הם מצאו גבול עליון לשטף הנייטרינים האנרגטיים הקשורים ל- GRB שהם לפחות גורם של 3.7 מתחת לתחזיות. זה מרמז שאף אחד מה- GRB אינם המקורות היחידים לקרניים קוסמיות עם אנרגיות העולות על 1018אלקטרונים, או היעילות של ייצור נייטרינו נמוכה בהרבה מכפי שחזה. כך או כך, אומרים המדענים, יש צורך לבחון מחדש את התיאוריות הנוכחיות שלנו לגבי ייצור הקרינה הקולית והניטרינו ב- GRBs. "התוצאה של חיפוש נייטרינו זה משמעותית מכיוון שלראשונה יש לנו מכשיר עם רגישות מספקת לפתיחת חדש חלון על ייצור קרניים קוסמיות ותהליכים פנים של GRBs, "אמר דובר IceCube והפרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת מרילנד גרג סאליבן. "היעדרם הבלתי צפוי של נייטרינו מ- GRB הכריח הערכה מחודשת של התיאוריה לייצור קרניים קוסמיות ונייטרינו בכדור אש GRB ואולי גם התיאוריה לפיה נוצרים קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה גבוהה בכדורי האש." IceCube הוא גלאי חלקיקים באזור הקוטב הדרומי המתעד את האינטראקציות של נייטרינו כמעט חסר המונים. המכשירים צופים בנייטרינו על ידי איתור האור הכחול הקלוש המיוצר באינטראקציות נייטרינו בקרח. נייטרינו יכול בקלות לנסוע דרך אנשים, חומות או כוכבי לכת שלמים, כמו כדור הארץ. על מנת לאתר את האינטראקציות הנדירות שלהם, IceCube בנוי בקנה מידה עצום. קילומטר מעוקב אחד של קרח קרחוני, מספיק כדי להתאים לפירמידה הגדולה של גיזה 400 פעמים, משולב ב -5,160 חיישנים אופטיים המוטבעים בעומק של עד 2.5 קילומטרים בקרח. GRBs, הפיצוצים החזקים ביותר של היקום, נצפים בדרך כלל על ידי לוויינים המשתמשים ב- X -מצעים ו / או קרני גמא. GRBs נראים בערך פעם ביום, והם כה בהירים עד שניתן לראותם מחצי הדרך ביקום הנראה לעין. הפיצוצים נמשכים בדרך כלל מספר שניות בלבד, ובזמן קצר זה הם יכולים להאשים את כל שאר היקום. מדענים אומרים כי שיפור ההבנה התיאורטית ונתונים נוספים מגלאי IceCube המתחרים יעזרו למדענים להבין טוב יותר את תעלומת ייצור הקרינה הקוסמית. IceCube אוספת כרגע נתונים נוספים עם הגלאי הסופי, הכיול והמבוקש יותר. IceCube מופעל על ידי שיתוף פעולה של 250 פיסיקאים ומהנדסים מארצות הברית, גרמניה, שוודיה, בלגיה, שוויץ, יפן, קנדה, ניו זילנד, אוסטרליה ו ברבדוס. מידע נוסף על IceCube.
מקור: IceCube / אוניברסיטת ויסקונסין
