Det finns mindre av neutrinor i Vintergatan än det finns i andra galaxer

 

Citerat från vikipedia "Neutrinon är en elementarpartikel som tillhör familjen leptoner och saknar elektrisk laddning. Den har halvtaligt spinn (ℏ{\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\hbar \end{matrix}}}) och är därför även en fermion. Neutrinon är universums mest (i antal) förekommande partikel. Neutrinon påvisades experimentellt 1956, vilket senare gav de amerikanska fysikerna Martin L. Perl och Frederick Reines nobelpriset i fysik" slut citat.

Högenergirika neutrinor med energi som är miljoner till miljarder gånger större än de som produceras genom de fusionsreaktioner som sker stjärnor, upptäcktes av IceCube Neutrino Observatory, en gigatondetektor som finns vid Amundsen-Scott South Pole Station. Detta observatorium byggdes av och drivs av National Science Foundation (NSF) med finansiering och stöd från de fjorton länder som är värdar och institutionella medlemmar i IceCube Collaboration. Denna unika detektor omfattar en kubikkilometer djup av antarktisk is med instrument bestående av mer än 5 000 ljussensorer. IceCube används som sökinstrument  efter tecken på högenergirika neutrinor från vår galax och bortom denna.

Som så ofta är fallet möjliggörs betydande genombrott inom vetenskapen av nya tekniska framsteg, beskriver Denise Caldwell, chef för NSF: s fysikavdelning. Funktionerna från den mycket känsliga IceCube-detektorn tillsammans med nya dataanalysverktyg har gett en helt ny bild av Vintergatan. Då dessa verktyg fortsätter att förfinas kan vi se fram emot att se den här bilden dyka upp med ständigt ökande upplösning vilket potentiellt avslöjar dolda funktioner i vår galax som aldrig tidigare setts av mänskligheten. Interaktioner mellan kosmisk strålning - högenergi protoner, tyngre kärnor, gas och damm ger både gammastrålar och neutrinor. Med tanke på observationen av gammastrålar i det galaktiska planet förväntades Vintergatan vara en källa till dessa högenergirika neutrinor.

Resultatet har nu mätts upp vilket bekräftar vad vi vet om våra galaxer och kosmiska strålkällor, beskriver Steve Sclafani, doktorand i fysik vid Drexel University, IceCube-medlem och de som ledde analysen. Sökandet fokuserade på södra stjärnhimlen då huvuddelen av neutrinoutsläpp från det galaktiska planet förväntades därifrån nära centrum av Vintergatan. Men hittills har bakgrunden av muoner och neutrinor som produceras genom kosmiska strålinteraktioner med jordens atmosfär inneburit betydande utmaningar. 

Därför utvecklade IceCube-medarbetare vid Drexel University analysmetoder som söker efter stora neutrinointeraktioner i isen på sydpolen då det resulterar i sfäriska ljusduschar. Den deponerade energin från dessa händelser i sydpolens is minskar föroreningen från atmosfäriska muoner och neutrinor. I slutändan gav därför händelsernas högre renhet och en bättre känslighet för astrofysiska neutrinor från södra himlen.

Det slutliga genombrottet kom dock från implementeringen av maskininlärningsmetoder utvecklade av IceCube-medarbetare vid TU Dortmund University, som förbättrar identifieringen av neutrinkaskader för att se varifrån de kommer och dess energirekonstruktion. Observationen av neutrinor från Vintergatan är ett kännetecken för det framväxande kritiska värdet som maskininlärning ger i dataanalys och händelserekonstruktion i IceCube.

De förbättrade metoderna gjorde det möjligt för oss att finna fler neutrinohändelser över en viss storleksordning med bättre vinkelrekonstruktion vilket resulterade i en analys  tre gånger känsligare än tidigare sökningar möjliggjort, skriver IceCube-medlem Mirco Hünnefeld, doktorand i TU Dortmund-fysik en av de som ledde analysen.

Datamängden som användes i studien inkluderade 60000 neutrinerspår som spänner över 10 års IceCube-data, 30 gånger mer händelser än som användes i en tidigare analys av det galaktiska planet med kaskadhändelser. Dessa neutriner jämfördes med tidigare publicerade förutsägelsekartor av platser på himlen där galaxen förväntades lysa av neutriner.

Kartorna inkluderade en extrapolering från FermiLarge Area Telescope av Vintergatan och två alternativa kartor identifierade som KRA-gamma av gruppen teoretiker som producerade dem. Att observera vår egen galax för första gången i partiklar istället för ljus är ett stort steg, beskriver Naoko Kurahashi Neilson, professor i fysik vid Drexel University. När neutrinoastronomin utvecklas kommer vi att ha en ny möjlighet att observera universum.

Observationen ovan av det galaktiska planet med IceCube gav djupgående konsekvenser i kunskap. Halzen och UW-Madison-kollegorna Ke Fang och Jay Gallaghers efterföljande analys av IceCube-resultatet indikerar att Vintergatan har tio till hundra gånger mindre neutrinoinnehåll än genomsnittet i andra galaxer. Detta kan vara en viktig ledtråd i sökningar efter lösningen av mysteriet om exakt var och hur högenergirik kosmisk strålning produceras i universum.

En implikation är att vår galax inte har varit värd för den typ av källa som producerade huvuddelen av högenergirika neutrinor under de senaste miljoner åren, beskriver Fang (IceCube samarbetspartner och biträdande professor vid UW-Madison) vilket är ungefär tiden sedan den senaste  större aktiviteten hos det svarta hålet i Vintergatan. Planerade och framtida uppföljningsanalyser av IceCube kommer att öka vår förståelse av partikelacceleratorerna i vår egen galax.

Med detta kan man möjligen anta att svarta hål kan vara källan till neutrinoutkast.

Bild vikpedia  Den första observationen av en neutrino i en bubbelkammare (1970). En neutrino kommer från höger, träffar en proton och tre laddade partiklar lämnar spår. En myon uppstår och lämnar det långa spåret till det övre vänstra hörnet; protonen lämnar det korta spåret snett uppåt; det tredje spåret är en pimeson som skapats i kollisionen.