60岁的老物理学理论由高能粒子的冰块检测成熟

反中微子的旅程

创建该格拉肖谐振事件电子中微子行进到达冰块之前相当的距离。此图显示了它的旅程;蓝色的虚线是反中微子的路径。(未按比例)贷:冰立方合作

上2016年12月6日,一个高能粒子坠向地球从外空间中的接近光速。粒子,电子中微子,捣烂成冰盖在南极内部的电子深。这种碰撞产生的粒子迅速崩解为二次粒子的淋浴,触发冰块中微子观测,块状望远镜埋在南极冰河的传感器。

冰块看到一个格拉肖谐振事件,由诺贝尔奖得主物理学家格拉肖于1960年预测随着该检测的现象,科学家提供粒子物理学的标准模型的另一确认。这也进一步证明了冰块做基础物理学的能力,它可以检测中微子称为使用上千嵌入在南极冰传感器的几乎无质量粒子。其结果发表在2021年3月10日,在自然

格拉肖于1960年首先提出这种共振时,他是在什么今天是玻尔研究所在丹麦首都哥本哈根的博士后研究员。在那里,他写了一篇论文中,他预测,反中微子 - 中微子的反物质双 - 可以用电子交互通过称为共振的过程中产生的作为,尚未被发现的粒子。关键的是,中微子必须有一个精确的能量来产生这种共振。

冰立方中微子天文台示意图

IceCube冰中部分的示意图,包括86根弦,容纳5160个光传感器,排列在一个三维六边形网格中。信贷:冰立方协作

当所提出的粒子中,W-减去玻色子,终于在1983年发现的,它被证明是比格拉肖和他的同事此前预期早在1960年格拉肖共振将需要中微子6.3 petaelectronvolts能源重得多,近1000倍,更有活力什么c美国的大型强子对撞机能够产生。地球上没有任何人造粒子加速器,无论是现有的还是计划中的,能够产生如此能量的中微子。

然而,星系中心的超大质量黑洞和其他极端宇宙事件产生的巨大能量,可以产生在地球上不可能产生的粒子。这种现象可能是反中微子在2016年到达冰立方的原因,它以6.3 PeV的能量撞向地球——正如Glashow的理论预测的那样。

“当他是一个博士后在尼尔斯·波尔,他从来没有想到,他的非传统的建议生产w减玻色子会意识到一个反中微子从一个遥远的星系撞到南极冰,“弗朗西斯·哈尔曾说,首席研究员的冰立方和威斯康星大学麦迪逊分校的物理学教授,冰立方的维护和运营总部。

冰立方中微子事件:绣球花

冰立方探测器记录的格拉肖事件的可视化图像。每个彩色的圆圈显示了由事件触发的IceCube传感器;红圈表示触发时间较早的传感器,绿蓝圈表示触发时间较晚的传感器。这一活动被称为“绣球花”。信贷:冰立方协作

冰立方2011年5月开始全面运作以来,天文台发现数以百计的高能中微子天体物理学和产生了许多重要的结果在粒子天体物理学,包括天体物理学的发现中微子流量在2013年和2018年首次识别天体物理学中微子的来源。Glashow共振事件值得注意,因为它具有极高的能量。这是冰立方探测到的第三个能量大于5pev的事件。

这一结果是由三名科学家组成的团队共同努力取得的:来自日本千叶大学的Lu Lu,现在在UW-Madison,来自UW-Madison的Tianlu Yuan,以及来自亚琛工业大学的Christian Haack,现在在慕尼黑工业大学。

Glashow共振探测是第一个被证明是天体物理学起源的个体中微子。这也证明了冰立方对多信使天体物理学的独特贡献,它利用光、粒子和引力波研究宇宙。因为它开始从反中微子中微子挣脱出来的结果也开辟了中微子天文学的新篇章。

“以前的测量对中微子和反中微子之间的差异并不敏感,所以这个结果是对天体物理中微子流中反中微子成分的第一次直接测量,”Lu说,他是这篇论文的主要分析人员之一。

“天体物理中微子源有许多特性是我们无法测量的,比如加速器的物理尺寸和加速区域的磁场强度,”袁说,她是威斯康星冰立方粒子天体物理中心的助理科学家,也是另一个主要分析人员。“如果我们能确定中微子与反中微子的比率,我们就能直接研究这些性质。”

这一结果也体现了国际合作的价值。“冰立方”由来自12个国家53个机构的400多名科学家、工程师和工作人员共同运营,被称为“冰立方合作”。本文的主要分析人员在亚洲、北美和欧洲共同工作。

为了确认检测,使中微子到中微子比的决定性测量时,冰块协作希望看到更多的格拉肖共振。拟议扩大冰块检测仪,冰立方 - 第二代,将使科学家在统计学上显著的方式来进行这些测量。协作近日宣布,将在未来几年内实现,向着冰立方 - 第二代的第一步探测器的升级。

格拉肖现在是波士顿大学(Boston University)的名誉物理学教授,他也认为需要对以他名字命名的共振事件进行更多的探测。

他说:“完全可以肯定的是,我们应该会看到另一个这样的事件,其能量与我们看到的那次完全相同。”“目前只有一个,将来会有更多。”

高能粒子的冰块检测了解更多关于这项研究的信息。

借鉴:冰立方合作“的格拉肖共鸣冰立方粒子淋浴的检测”,2021年3月10日,自然
DOI:10.1038 / s41586-021-03256-1

这项工作由美国国家科学基金会(部分是支持授予OPP-1600823和PHY-191360。

3评论关于“冰立方探测高能粒子证明了60年的物理理论”

  1. 超大质量黑洞产生的通量一定是由于磁体(磁场)造成的,这是创建所有Ģalaxy包括恒星的结果,从位置和数量上看,存在结构。这唯一的磁场通量包含中微子和antineùtrinos。因此这些发现对于星系的研究是非常重要的。这里包括
    暗物质质量是具有从暗能量粒子轴承一定比例的共同团形成的明确的过程是必须的。辐射通量等其他来源可归纳为意味着创造这些后来也引起磁场作为唯一的磁力辅助部分的同质化现象多颗超大质量黑洞由于超马嘶的primery起源
    同时已经黑洞。
    我们可以再次注意到,这种磁效应是星系形成的最终和合成部分。

  2. 由恒星组成的星系主要是由中心的超大质量黑洞形成的。在星系的某些空间中,第一个辅助结构形成于
    超级大质量黑洞形成恒星。恒星的形成产生了一种磁性现象,其结果是proďuces中微子和反中微子的通量。

  3. C 1-43吨

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