Ξεκινά η εποχή της αστρονομίας των νετρίνων

Ερευνητές από το παρατηρητήριο νετρίνων IceCube στο Νότιο Πόλο δημοσίευσαν στο περιοδικό Science τα τελευταία ευρήματα από την έρευνα για νετρίνα υψηλής ενέργειας με προέλευση εκτός Ηλιακού Συστήματος.H αστρονομία νετρίνων είναι μία νέα τεχνική παρατήρησης του Σύμπαντος, η οποία εγκαινιάστηκε το 1987, όταν για πρώτη φορά εντοπίστηκαν σε ανιχνευτές στις ΗΠΑ, τη Ρωσία και την Ιαπωνία νετρίνα από μία έκρηξη υπερκαινοφανούς (supernova) στα Μαγγελανικά Νέφη, κάπου 165.000 έτη φωτός μακριά μας.
Αυτή ήταν και η τελευταία φορά που εντοπίστηκαν τόσο μακρινά νετρίνα, μέχρι το 2010, όταν και λειτούργησε το παρατηρητήριο IceCube, ένα δίκτυο 5160 ανιχνευτών που καταλαμβάνει ένα κυβικό χιλιόμετρο και βρίσκεται βυθισμένο στη θάλασσα της Ανταρκτικής, σε βάθος που κυμαίνεται από 1,45 έως 2,45 χιλιόμετρα.
Τα νετρίνα είναι μαζί με τα φωτόνια τα πολυπληθέστερα σωματίδια στο Σύμπαν. Αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη, διαπερνώντας στη διαδρομή τους άστρα και πλανήτες. Για παράδειγμα, περίπου 65 δισεκατομμύρια νετρίνα διαπερνάνε κάθε τετραγωνικό εκατοστό μας κάθε δευτερόλεπτο, και αυτά με προέλευση μονάχα από τον Ήλιο. Αυτό που όμως είναι ευχή για τους αστρονόμους (σωματίδια που ταξιδεύουν ανεπηρέαστα από πολύ μακριά), μετατρέπεται σε πρόβλημα όταν θέλουν να τα εντοπίσουν. Για το λόγο αυτό, κατασκευάζουν γιγάντια τηλεσκόπια νετρίνων, τα οποία αποτελούνται από ανιχνευτές σε τοποθεσίες προστατευμένες από άλλου είδους ακτινοβολίες, όπως ο βυθός της θάλασσας.

Τα παρατηρητήρια αυτά εγκαινιάζουν μια νέα εποχή στην αστρονομία, η οποία μέχρι τώρα εστίαζε μονάχα στα φωτόνια. Η αστρονομία νετρίνων μπορεί να ανοίξει ένα ακόμη παράθυρο προς το Σύμπαν, αποκαλύπτοντάς μας φαινόμενα τα οποία δε μπορούμε να ανιχνεύσουμε με φωτόνια. Στη χώρα μας μάλιστα λειτουργεί μια τέτοια ερευνητική εγκατάσταση, ο Νέστωρ, ο οποίος βρίσκεται στο θαλάσσιο χώρο ανοιχτά της Πύλου.
Το IceCube αποσκοπεί στην ανίχνευση πολύ ενεργών νετρίνων, με πηγή έντονα φαινόμενα όπως οι αστρικές εκρήξεις. Τον Ιούνιο του 2012, ερευνητές του τηλεσκοπίου είχαν ανακοινώσει την ανίχνευση δύο υποψήφιων τέτοιων σωματιδίων, στα οποία μάλιστα έδωσαν τα κωδικά ονόματα Ernie και Bert, από τους χαρακτήρες της παιδικής σειράς Sesame Street. Η ενέργεια των δύο σωματιδίων ήταν πρωτοφανής, της τάξεως του ενός PeV (1015 ηλεκτρονιοβόλτ) έως και χίλιες φορές πιο ενεργά δηλαδή από τις ενέργειες που μπορεί να επιτύχει ο επιταχυντής LHC στο CERN.

Ernie και Bert

Φέτος ανακαλύφθηκαν 26 ακόμη υπερενεργά νετρίνα, τα οποία πήραν εξίσου ευφάνταστα ονόματα όπως Miss Piggy, και Big Bird. To δεύτερο μάλιστα είναι το πιο ενεργό νετρίνο που έχει ανακαλυφθεί ποτέ. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, και τα 28 νετρίνα έχουν προέλευση το Γαλαξία μας, ενώ η πιθανότητα λάθους στην προέλευση είναι μικρότερη του 370 προς 1.

Το παράδοξο ωστόσο είναι πως οι ερευνητές ανέμεναν την ανίχνευσή ακόμη πιο ενεργών νετρίνων, με προέλευση εκτός Γαλαξία. Η απουσία τους στις μετρήσεις του IceCube αποτελεί από μόνη της είδηση, και είναι ένα μυστήριο που απασχολεί τους αστρονόμους..Το 1987 εντοπίστηκαν κάποια εξωηλιακά νετρίνο ενώ χρειάστηκε να φτάσουμε στον περασμένο Απρίλιο για να εντοπιστούν δύο ακόμη. Ενας τόσο «φτωχός» αριθμός δεν ήταν ωστόσο ικανός να βοηθήσει στην επιστημονική διερεύνηση κοσμικών φαινομένων που συνδέονται με τα σωματίδια αυτά. Τώρα όμως ερευνητές στην Ανταρκτική υποστηρίζουν ότι εντόπισαν 28 κοσμικά νετρίνα τα οποία όπως φαίνεται μπορούν να φωτίσουν διάφορα κοσμικά φαινόμενα. Η ανακάλυψη χαιρετίστηκε διεθνώς ως μία από τις σημαντικότερες στη σωματιδιακή φυσική. Πολλοί ειδικοί μάλιστα κάνουν λόγο για την έναρξη μιας νέας εποχής ή καλύτερα για τη δημιουργία ενός νέου επιστημονικού κλάδου, της «αστρονομίας των νετρίνων» όπως την ονομάζουν.

Εντοπισμός στους πάγους

Το IceCube είναι ένα παρατηρητήριο που βρίσκεται στο ερευνητικό κέντρο Σκοτ-Αμούνδσεν κοντά στον Νότιο Πόλο και θεωρείται ένα είδος «CERN των πάγων». Στα ερευνητικά προγράμματα του IceCube συμμετέχουν 260 επιστήμονες από 11 χώρες (ΗΠΑ, Βρετανία, Γερμανία, Σουηδία, Βέλγιο, Ελβετία, Ιαπωνία, Καναδάς, Ν. Ζηλανδία, Αυστραλία και Ν. Κορέα).
O ανιχνευτής του IceCube δεν βρίσκεται ούτε στο Διάστημα, ούτε καν στην επιφάνεια της Γης, αλλά αντίθετα βαθιά στο υπέδαφος. Καταλαμβάνει όγκο ενός κυβικού χιλιομέτρου κάτω από τους πάγους (εξ ου και το όνομά του) και περιλαμβάνει 5.160 ψηφιακούς οπτικούς αισθητήρες βυθισμένους με 86 χαλύβδινα καλώδια μέσα σε τρύπες που έχουν βάθος 1,5 έως 2,5 χλμ. κάτω από την επιφάνεια του πάγου.
Όταν κάποιο νετρίνο τύχει να αλληλεπιδράσει με κάποιον ατομικό πυρήνα, τότε ο αισθητήρας καταγράφει τη σύγκρουση σαν μια «χιονοστιβάδα» άλλων σωματιδίων που εκπέμπουν φως. Όσο πιο έντονο είναι το παραγόμενο φως, τόσο υψηλότερης ενέργειας είναι το νετρίνο που πιάνεται στα παγωμένα δίχτυα του IceCube.

Ευρηκα!

Aπό το 2011 οι επιστήμονες του IceCube προσπαθούν να «συλλάβουν» κάποιο από τα κοσμικά νετρίνα. Μετά από πολλές αποτυχίες και απογοητεύσεις εντόπισαν τον περασμένο Απρίλιο δύο κοσμικά νετρίνα και τώρα άλλα 28.
«Πρόκειται για τεράστιο εύρημα. Μπορεί να σηματοδοτεί τη ξεκίνημα της αστρονομίας νετρίνων», δήλωσε ο Ντάρεν Γκραντ, καθηγητής Φυσικής του καναδικού Πανεπιστημίου της Αλμπέρτα και ένας από τους επικεφαλής του IceCube.
Τα 28 νετρίνα που «έπιασε» το IceCube, προέρχονται από άγνωστες μακρινές πηγές εκτός του ηλιακού μας συστήματος, καθώς έχουν υψηλή ενέργεια άνω των 30 TeV, ενώ δύο από αυτά άνω των 1.000 TeV, όταν -συγκριτικά- ο αναβαθμισμένος επιταχυντής του CERN το 2015 θα κάνει συγκρούσεις σωματιδίων με συνολική ενέργεια 14 ΤeV.
Η ανακάλυψη αναμένεται να προσφέρει νέα δεδομένα στην κατανόηση φαινομένων όπως οι εκρήξεις σουπερνόβα και ο σχηματισμός μελανών οπών. Η εξέλιξη αυτή ανάμεσα στα άλλα ενισχύει τις προσπάθειες κατασκευής ανιχνευτών νετρίνων σε διάφορες περιοχές της Γης, όπως στα βάθη της Μεσογείου.
                   

Πηγή: in.gr  New Sientist  Ναυτεμπορική
http://icecube.wisc.edu/news/view/171
http://www.sciencemag.org/content/342/6161/1242856