Oamenii de ştiinţă au făcut o descoperire extraordinară la Polul Sud, ce va schimba astronomia (VIDEO)

Cercetătorii din cadrul laboratorului IceCube din Antarctica au publicat o cercetare în care îşi dezvăluie descoperirile în jurnalul Science.

Experţii cred că cele 28 de particule subatomice intergalactice ce au fost prinse într-un cub de gheaţă polară de un kilometru cub ce-şi au originile în afara Sistemului Solar şi chiar în afara galaxiei noastre, Calea Lactee.

După identificarea acestor particule, oamenii de ştiinţă cred că pot afla lucruri noi despre modul în care funcţionează găurile negre, pulsarii şi alte elemente spaţiale care emit aceste particule subatomice.

Echipamentul folosit de cercetători poate face diferenţa între neutrinii din afara Sistemului Solar şi cei care originează din Soare sau chiar din atmosfera Pământului, iar acest lucru ar putea permite dezvăluirea unor fenomene astrofizice ce au loc la miliarde de ani-lumină de planeta noastră. 

Neutrinii extratereştri au călătorit prin univers cu viteze aproape de cea a luminii înainte să se prăbuşească în gheaţa pământeană.

„Observarea neutrinilor reprezintă o metodă unică prin care putem studia cele mai energice fenomene ale universului: neutrinii pot scăpa din medii astrofizice dense din care fotonii nu pot evada, fiind dovezi fără dubiu ale accelerării razelor cosmice”, scriu oamenii de ştiinţă.

„Pe măsură ce protonii şi nucleii sunt acceleraţi, ei interacţionează cu gazul şi cu lumina de fundal din apropierea sursei şi produc particule subatomice, precum pioni şi kaoni cu sarcină, ce se descopun ulterior, emiţând neutrini. Studiul nostru reprezintă un efort de a căuta neutrini cu energie mai mare de 30 TeV în observatorul antarctic IceCube între mai 2010 şi mai 2012”, mai scriu cercetătorii.

Descoperirea reprezintă un pas uriaş spre descoperirea sursei razelor cosmice – particule de energie înaltă care trec în viteză prin spaţiu şi par să vină spre Terra din toate direcţiile. Originea razelor cosmice şi care este cauza care provoacă accelerarea particulelor din ele reprezintă un mister de mai bine de 100 de ani. Deoarece razele cosmice au sarcină electrică, particulele sunt deviate de pe ruta originală atunci când interacţionează cu diferite câmpuri magnetice în spaţiu, astfel că devine imposibil de identificat originea lor. Neutrinii, în schimb, nu au sarcină electrică, nefiind astfel afectaţi de câmpurile magnetice. Astfel, ei se deplasează în linie dreaptă, oferind un indiciu preţios despre locul din care originează.

Oamenii de ştiinţă afirmă că descoperirea particulelor subatomice în gheaţa antarctică este un efort ce se desfăşoară de mai bine de un sfert de secol.

Este vorba de doar a doua descoperire a unor neutrini interstelari. Prima descoperire a avut loc în 1987, când un val de particule de la o supernovă a ajuns pe Terra şi a fost observat de oamenii de ştiinţă. De atunci, cercetătorii caută altă surse de particule subatomice ce nu au fost generate de Soare sau de atmosfera Pământului.

„Aceasta este prima dovadă a unor neutrini cu energie foarte înaltă ce vin din afara sistemului nostru solar, cu energii de un milion de ori mai mari decât cele observate în 1987 în legătură cu o supernovă din Marele Nor Magelanic”, spune Franciz Halzen, profesor la Universitatea Wisconsin-Madison şi totodată unul coordonatorul proiectului IceCube.

„Este extrem de satisfăcător să găsim, în sfârşit, ceea ce căutam. Acesta este debutul unei noi epoci a astronomiei”, spune Halzen.

Cei 28 de neutrino cu înaltă energie – de un miliard de ori mai puternică decât aceea a neutrinilor de origine terestră sau solară – venind din toate direcţiile din Univers au fost captaţi între 2010 şi 2012 la peste 1 kilometru sub gheţurile antarctice, cu ajutorul detectorului IceCube Neutrino Observatory, înzestrat cu peste 5.000 de senzori optici.

Ţinând cont de faptul că aceşti neutrino interacţionează puţin cu materia, savanţii au nevoie de un captor uriaş, care să protejeze contra altor particule din cosmos, pentru a creşte şansele de realizare a unei capturi sau chiar a unei coliziuni între neutrino.

„Neutrino sunt lipsiţi de sarcină electrică şi interacţionează din acest motiv foarte puţin cu materia, fapt care le permite să călătorească pe vaste distanţe intergalactice fără să fie aproape niciodată absorbite sau deformate de câmpurile electromagnetice”, a explicat Gregory Sullivan, profesor de fizică la Universitatea Maryland din Statele Unite.

Gregory Sullivan a fost unul dintre coordonatorii acestui experiment, ale cărui prime rezultate au fost publicate joi în revista americană Science. Aceşti neutrino au niveluri de energie care sunt de la câteva milioane până la câteva miliarde de ori mai mari decât cele ale fotonilor ce formează lumina şi razele X, a precizat profesorul Sullivan.

Astfel, „neutrino ar trebui să ne permită să observăm Universul la niveluri de energie fără precedent şi să înţelegem mai bine mecanismul super găurilor negre care emit radiaţii în centrul galaxiilor sau exploziile de raze gamma, cele mai puternice din Univers, care se produc la distanţa foarte mari şi eliberează cantităţi uriaşe de energie”, a explicat acelaşi profesor american.

„Neutrino reprezintă unul dintre elementele de bază din Universul nostru”, a dezvăluit Kara Hoffman, profesor de fizică la Universitatea Maryland şi coautoare a studiului.

„Miliarde de neutrino traversează trupurile noastre în fiecare secundă, menţinându-şi în tot acest timp viteza şi direcţia, iar cei mai mulţi dintre ei provin de la Soare sau din atmosfera terestră, în timp ce neutrino cosmici sunt mult mai rari”, a explicat ea.

O mai bună înţelegere a acestor neutrino „este crucială” pentru progresul fizicii particulelor, astrofizicii şi astronomiei, consideră autorii studiului, potrivit cărora oamenii de ştiinţă lucrează de peste 50 de ani pentru a concepe şi a construi un detector de neutrino cosmici aşa cum este Icecube Neutrino Observatory.

Alţi cercetători afirmă că descoperirea reprezintă un moment important din istoria astronomiei.

„Este o reuşită majoră. Cred că este una dintre descoperirile cele mai importante din fizica astro-particulelor”, a comentat Uli Katz, un specialist în fizica particulelor de la Universitatea Erlangen-Nuremberg.

„Asistăm poate la naşterea astronomiei particulelor neutrino”, a comentat la rândul său Markus Ackermann, fizician la Deutsches Elektronen-Synchroton, un centru de cercetări ştiinţifice din Germania, participant la acest proiect.

„Fac pariu că în 20 de ani ne vom uita în spate şi vom spune «da, ăsta a fost momentul în care a debutat astronomia neutrinilor»”, a comentat, la rândul său, profesorul John Learned de la Universitatea Hawaii.

Surse: The Register, AFP, The Guardian, Space