IceCube-ის აღმოჩენა მაღალენერგეტიკული ანტინეიტრინოს შესახებ 1960 წლის თეორიას ადასტურებს
2016 წლის 6 დეკემბერს, დედამიწაზე კოსმოსიდან მაღალ ენერგეტიკული ნაწილაკი — ელექტრონული ანტინეიტრინო შემოიჭრა, რომლის სიჩქარე თითქმის სინათლის სიჩქარეს უტოლდებოდა. იგი სამხრეთ პოლუსის ყინულის საფარის ქვეშ დაეჯახა ელექტრონს, რის შედეგადაც წარმოიშვა ახალი ნაწილაკი, რომელიც სწრაფადვე დაიშალა მეორად ნაწილაკებად. ეს ურთიერთქმედება ანტაქრქტიდის ყინულებში დამარხული IceCube Neutrino ობსერვატორიის მასიურმა ტელესკოპმა დააფიქსირა.
IceCube-ს მიერ შემჩნეულ მოვლენას გლეშოუს რეზონანსი ეწოდება — ფენომენი, რომელიც ნობელის ჯილდოს ლაურეატმა, ფიზიკოსმა შელდონ გლეშოუმ 1960 წელს იწინასწარმეტყველა. ამ დაკვირვებამ კიდევ ერთხელ დაადასტურა ნაწილაკების ფიზიკის სტანდატრული მოედლი. მეტიც, იგი IceCube-ს შესაძლებლობების ერთგვარ დემონსტრაციასაც წარმოადგენს. ობსერვატორია ანტარქტიდის ყინულქვეშ მოთავსებული სენსორების წყების საშუალებით აფიქსირებს თითქმის უმასო ნაწილაკებს, — ნეიტრინოებს, რომელთა დაკვირვება მეცნიერებს ნაწილაკების ფიზიკის ყველაზე ფუნდამენტური საკითხების შესწავლაში ეხმარება. კვლევის შედეგები 10 მარტს ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
შელდონ გლეშოუ პირველი ადამიანი იყო, რომელმაც 1960 წელს ამ მოვლენის შესახებ წამოაყენა მოსაზრება. ამ დროისთვის იგი დანიაში, ნილს ბორის ინსტიტუტში ატარებდა პოსტდოქტორულ კვლევებს. თავის მოხსენებაში მან იწინასწარმეტყველა ნეიტრინოს ანტინაწილაკის — ანტინეიტრინოს არსებობა, რომელიც, იმ შემთხვევაში თუ საჭირო ენერგია ექნებოდა, შესაძლოა, ურთიერთქმედებდეს ელექტრონთან და წარმოშობდეს აქამდე აღმოუჩენელ და შეუსწავლელ ნაწილაკს რეზონანსის შედეგად.
როდესაც 1983 წელს ეს ნაწილაკი — W ბოზონი საბოლოოდ აღმოაჩინეს, იგი მოსალოდნელზე ბევრად უფრო მძიმე აღმოჩნდა. ეს იმას ნიშნავს, რომ ამ ნაწილაკის ხელოვნურად მისაღებად იმაზე 1 000-ჯერ უფრო დიდი რაოდენობის ენერგიის მიღებაა საჭირო, ვიდრე CERN-ის დიდ ადრონულ კოლაიდერში შეიძლება. ანუ დედამიწაზე არსებულ ნაწილაკების არც ერთ ამაჩქარებელს არ შეუძლია ასეთი დიდი რაოდენობით ენერგიის წარმოება.
თუმცა, მკვლევრები ფიქრობენ, რომ ამ საქმისთვის შესაძლოა ბუნებრივი ამაჩქარებლები გამოდგეს — გალაქტიკების ცენტრში არსებულ ზემასიურ შავ ხვრელებსა და სხვა ექსტრემალურ კოსმოსურ მოვლენებს შეუძლიათ იმდენად დიდი ენერგიის ნაწილაკების გენერირება, რომლის მიღებაც დედამიწაზე უბრალოდ შეუძლებელია. სავარაუდოდ, სწორედ ასეთი მოვლენის შედეგად გაჩნდა ანტინეიტრინო, რომელიც 2016 წელს დააფიქსირა IceCube-მ.
"როდესაც გლეშოუ ნილს ბორის ინსტიტუში პოსტროქტორულ კვლევებზე მუშაობდა, ის ვერც კი წარმოიდგენდა, რომ მისი არასტანდარტული მოსაზრება W-ბოზონის წარმოშობის შესახებ შესაძლოა გალაქტიკიდან ძალიან შორს მყოფი ანტინეიტრინოს ანტარქტიდის ყიუნლზე დაჯახების შედეგად დადასტურებულიყო", — ამბობს ფრენსის ჰოლცენი, ვისკონსინ-მედისონის უნივერსიტეტის ფიზიკის პროფესორი და IceCube-ს მთავარი მკვლევარი.
IceCube ობსერვატორიამ მუშაობა 2011 წელს დაიწყო და მას შემდეგ ასობით მაღალ ენერგეტიკული ასტროფიზიკული ნეიტრინო აღმოაჩინა და არაერთი მნიშვნელოვანი შედეგი აჩვენა ნაწილაკების ფიზიკაში. მათ შორისაა ასტროფიზიკული ნეიტრინოების ნაკადი 2013 წელს და ასტროფიზიკული ნეიტრინოების წყაროს პირველი აღმოჩენა 2018 წელს. თუმცა, გლეშოუს რეზონანსის მოვლენა განსაკთრებით აღსანიშნავია მისი ძალიან დიდი რაოდენობის ენერგიის გამო. ეს IceCube-ს მიერ შემჩნეული მესამე მოვლენაა, რომლის ენერგიაც 5 პატაელექტრონვოლტს აღემატება (1 პევ = 1.0×10+15 ევ).
"IceCube შესანიშნავი პროექტია. მუშაობის სულ რამდენიმე წლის მანძილზე მან აღმოაჩინა ის, რისთვისაც დაარსდა იგი პირველ რიგში — ყველაზე მაღალ ენერგეტიკული კოსმოსური ნეიტრინო და მათი პოტენციური წყარო ბლაზარებში", — ამბობს ვლადიმერ პაპიტაშვილი, პროგრამის მეთაური ეროვნული სამეცნიერო ფონდის პოლარული პროგრამების ოფისში.
კომენტარები