Experimentul IceCube instalat in gheata de la Polul Sud masoara mai multi neutrini decat ar fi fost de asteptat. Cercetatorii sunt in cautarea sursei acestor neutrini si banuiesc ca aceasta ar putea fi legata de procesele care au loc in apropierea enormelor gauri negre din galaxiile active.
La ora actuala studiul Universului si a structurilor si obiectelor cosmice se realizeaza nu doar cu ajutorul telescoapelor traditionale, adica cele care masoara radiatia electromagnetica, sub forma de lumina, unde radio sau fotoni cu energii mai mari, precum razele X sau gamma. La acest tip de studii s-au adaugat observatiile astronomice cu ajutorul neutrinilor si a undelor gravitationale in cadrul astronomiei multi-mesager. In acest context se cauta sa se combine informatiile care provin din procese diferite ca sa se genereze o imagine a Universului cat se poate de completa. De subliniat faptul ca fotonii, neutrinii si undele gravitationale sunt generate in procese complementare, in cadrul carora sunt implicate interactiuni fundamentale diferite: electromagnetica, interactiunea nucleara slaba si cea gravitationala.
In acest context IceCube, Observatorul de neutrini de la Polul Sud, a observat un exces de neutrini care nu se stie inca de unde provin. Rezultatele acestui interesant studiu efectuat de cercetatori de la Penn State University au fost publicate recent in revista Physical Review Letters.
Ce anume insa sunt neutrinii? Aceste particule care fac parte din Modelul Standard al fizicii particulelor elementare sunt implicate in procese care au de-a face cu interactiunea nucleara slaba si sunt de exemplu emise in dezintegrarea neutronului liber care se dezintegreaza intr-un proton, un electron si un antineutrino electronic. Exista trei tipuri de neutrini, care insotesc electronii, muonii si particulele tau. Neutrinii nu au sarcina electrica si au o masa extrem de mica, care pana la ora actuala nu a fost inca masurata. Interactionand extrem de slab cu materia, neutrinii se propaga in Univers in linie dreapta de la surse pana la noi – ceea ce reprezinta un mare avantaj fata de fotoni, intrucat ne pot indruma spre sursa de la care provin. Fotonii interactioneaza cu materia pe care o intalnesc in drumul lor si pot fi deviati – directia nemaifiind in acest caz cea initiala.
Masuratorile efecuate de IceCube arata cum ca numarul de neutrini cu energii mai mici de 100 TeV (1 TeV reprezinta zece la puterea 12 electronVolt – aceasta din urma fiind energia capatata de un electron care strabate o diferenta de potential de 1V) este mai mare decat cel asteptat tinand cont de masuratorile efectuate asupra razelor gamma (fotoni cu energii mari). Sursa de la care provin acesti neutrini este in directia uneia dintre cele mai stralucitoare galaxii active, NGC1068, la circa 47 milioane ani lumina fata de noi. Care poate fi explicatia acestui exces de neutrini? Una dintre posibilitati este cum ca atat neutrinii cat si razale gamma iau nastere in apropierea gaurii negre din centrul galaxiei NGC 1068. In jurul acestei gauri negre s-ar forma o coroana, un disc tinut in jurul gaurii negre de atractia gravitationala intensa. Acest disc este extrem de cald (temperaturi de circa un miliard de grade), format din plasma, cu campuri magnetice intense. Neutrinii reusesc sa strabata aceasta coroana fara „peripetii” intrucat interactioneaza extrem de slab cu materia, in timp ce fotonii gamma raman prizonieri. Acesti fotoni interactioneaza, sunt blocati si dau nastere unor cascade electromagnetice ce genereaza o radiatie gamma cu energii mult mai mici. Din pacate la ora actuala telescoapele de raze gamma, precum Fermi Gamma-ray Space Telescope, nu reusesc sa masoare acesti fotoni cu energii mai mici.
Pentru viitor exista proiecte de experimente atat pentru masurarea neutrinilor, precum KM3Net in marea Mediterana, dar si pentru masurarea de fotoni cu energii mai mici, pentru a verifica aceasta ipoteza.
Astronomia multi-mesager este din ce in ce mai folosita pentru a avea o imagine a Universului cat mai completa: mai multi ochi vad mult mai bine ceea ce se petrece in Univers!
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro
Recomandările noastre
