IceCube, 은하수 내에서 고에너지 중성미자 감지 – Physics World

은하계에서 나오는 고에너지 중성미자가 처음으로 발견되었습니다. 이는 의 새로운 연구 결과에 따른 것입니다. IceCube 중성미자 관측소 빛이 아닌 입자로 은하계를 관찰함으로써 다중 메신저 천문학의 새로운 길을 여는 아문센-스콧 남극 관측소.

중성미자는 질량이 매우 작고 다른 물질과 거의 상호작용하지 않는 기본 입자이지만, 매초 무해하게 몸을 통과하는 수조 개의 입자로 우주를 가득 채웁니다.

이전에는 우리 태양 내에서 핵융합 반응에 의해 생성된 것보다 수십억 배 더 에너지가 강한 중성미자가 퀘이사와 같은 은하계 외부 소스에서 나오는 것으로 감지되었습니다. 그러나 이론에서는 고에너지 중성미자가 은하수 내에서도 생성되어야 한다고 예측합니다.

천문학자들이 우리 은하의 평면을 볼 때, 우리 은하의 자기장에 의해 갇힌 우주선이 성간 공간의 원자와 충돌할 때 생성되는 감마선 방출로 은하수가 밝게 빛나는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 충돌은 또한 고에너지 중성미자를 생성해야 합니다.

이제 연구자들은 기계 학습 기술을 사용하여 약 60개의 중성미자 현상이 포함된 IceCube 중성미자 관측소에서 000년 간의 데이터를 조사하여 마침내 이러한 중성미자에 대한 설득력 있는 증거를 발견했습니다. "[감마선과 마찬가지로] 우리가 관찰하는 중성미자는 은하계 전체에 분포되어 있습니다."라고 말합니다. 프랜시스 할젠 IceCube의 수석 연구원인 University of Wisconsin–Madison의 교수입니다.

캐스케이드 이벤트

IceCube 감지기는 남극 아래에 묻혀 있는 5160입방 킬로미터의 얼음으로 구성되어 있으며 중성미자가 물 얼음 분자와 상호 작용하는 드문 경우에 가시광선의 섬광을 감시하는 XNUMX 광학 센서로 연결되어 있습니다. 중성미자 사건이 발생하면 중성미자는 길쭉한 궤도를 떠나거나 중성미자 에너지가 얼음 내의 작은 구형 부피에 집중되는 "계단적 사건"을 남깁니다.

우주선이 성간 물질의 물질과 상호작용할 때 빠르게 붕괴되는 짧은 수명의 파이온을 생성합니다. "하전된 파이온은 IceCube에 의해 감지된 중성미자로 붕괴되고 중성 파이온은 [NASA의] 페르미(감마선 우주 망원경)에서 관찰된 두 개의 감마선으로 붕괴됩니다."라고 Halzen은 말했습니다. 물리 세계.

중성미자는 지구 대기권에서 훨씬 더 가까운 우주선 상호 작용으로 인해 발생하는 중성미자와 뮤온의 배경 신호에 묻혀 있었기 때문에 이전에는 감지되지 않았습니다.

IceCube는 활성 은하핵에서 고에너지 중성미자를 감지합니다.

이러한 배경은 검출기로 들어가는 트랙을 남기는 반면, 은하계의 고에너지 중성미자는 계단식 이벤트를 생성할 가능성이 더 높습니다. 독일 TU Dortmund University의 IceCube 과학자들이 개발한 기계 학습 알고리즘은 계단식 이벤트에 대해서만 선택하여 국지적 간섭을 많이 제거하고 은하계의 신호를 돋보이게 할 수 있었습니다.

캐스케이드 이벤트에서는 중성미자가 나온 방향에 대한 정보를 얻는 것이 더 어렵지만 Halzen은 캐스케이드 이벤트를 "XNUMX도 정도"의 정밀도로 재구성할 수 있다고 말합니다. 비록 이것이 은하계에서 중성미자의 특정 원천을 식별하는 것을 불가능하게 하지만 Halzen은 은하계의 방사선 패턴을 관찰하고 이를 페르미 우주 망원경으로 관찰한 감마선과 일치시키는 것으로 충분하다고 말합니다.

팀의 다음 단계는 은하수에서 중성미자의 특정 공급원을 식별하는 것입니다. 이는 개선된 IceCube를 사용하면 가능할 수 있습니다. Gen22032년까지 완전히 작동하게 되면 탐지기 영역의 크기를 XNUMX입방킬로미터의 얼음으로 늘릴 것입니다.

발견 된 내용은 과학.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/icecube-detects-high-energy-neutrinos-from-within-the-milky-way/