Credito d'immagine: UW-Madison
Un nuovo telescopio alloggiato nel ghiaccio dell'Antartide ha completato la prima mappa del cielo neutrino ad alta energia. In realtà guarda in basso, attraverso l'intera Terra, per vedere i neutrini nel cielo del Nord, che si muovono ad alta velocità e attraversano quasi tutta la materia senza ostacoli. AMANDA II ha scoperto neutrini con 100 volte l'energia di qualsiasi prodotto prodotto in esperimenti di laboratorio sulla Terra.
Un romanzo telescopio che utilizza la calotta glaciale antartica come finestra sul cosmo ha prodotto la prima mappa del cielo neutrino ad alta energia.
La mappa, svelata per gli astronomi qui oggi (15 luglio) in una riunione dell'Unione Astronomica Internazionale, offre agli astronomi il loro primo scorcio allettante di neutrini ad altissima energia, particelle spettrali che si ritiene emanino da alcuni degli eventi più violenti in l'universo - buchi neri che si infrangono, esplosioni di raggi gamma e nuclei violenti di galassie lontane.
"Questi sono i primi dati con un telescopio a neutrini con un potenziale di scoperta realistico", afferma Francis Halzen, professore di fisica dell'Università del Wisconsin-Madison, della mappa compilata usando AMANDA II, un telescopio unico nel suo genere costruito con supporto dalla National Science Foundation (NSF) e composto da schiere di rivelatori di raccolta della luce sepolti nel ghiaccio 1,5 chilometri sotto il Polo Sud. "Ad oggi, questo è il modo più sensibile di sempre per guardare il cielo di neutrini ad alta energia", dice.
La capacità di rilevare neutrini ad alta energia e risalire ai loro punti di origine rimane una delle ricerche più importanti dell'astrofisica moderna.
Poiché i neutrini cosmici sono invisibili, non caricati e non hanno quasi massa, sono quasi impossibili da rilevare. A differenza dei fotoni, delle particelle che compongono la luce visibile e di altri tipi di radiazione, i neutrini possono passare senza ostacoli attraverso pianeti, stelle, i vasti campi magnetici dello spazio interstellare e persino intere galassie. Quella qualità - che li rende molto difficili da rilevare - è anche la loro più grande risorsa perché le informazioni che ospitano su eventi cosmologicamente distanti e altrimenti non osservabili rimangono intatte.
La mappa prodotta da AMANDA II è preliminare, sottolinea Halzen, e rappresenta solo un anno di dati raccolti dal telescopio icebound. Utilizzando altri due anni di dati già raccolti con AMANDA II, Halzen e i suoi colleghi definiranno successivamente la struttura della mappa del cielo e risolveranno i potenziali segnali dalle fluttuazioni statistiche nella presente mappa per confermarli o confutarli.
Il significato della mappa, secondo Halzen, è che dimostra che il rilevatore funziona. "Stabilisce le prestazioni della tecnologia", afferma, "e dimostra che abbiamo raggiunto la stessa sensibilità dei telescopi utilizzati per rilevare i raggi gamma nella stessa regione ad alta energia" dello spettro elettromagnetico. Segnali approssimativamente uguali sono attesi da oggetti che accelerano i raggi cosmici, le cui origini rimangono sconosciute quasi un secolo dopo la loro scoperta.
Affondato nel ghiaccio antartico, il telescopio AMANDA II (Antartide Muon e Neutrino Detector Array) è progettato per guardare non in alto, ma in basso, attraverso la Terra verso il cielo nell'emisfero settentrionale. Il telescopio è composto da 677 moduli ottici in vetro, ciascuno delle dimensioni di una palla da bowling, disposti su 19 cavi posizionati in profondità nel ghiaccio con l'aiuto di trapani ad acqua calda ad alta pressione. L'array trasforma un cilindro di ghiaccio di 500 metri di altezza e 120 metri di diametro in un rivelatore di particelle.
I moduli di vetro funzionano come lampadine al contrario. Rilevano e catturano fasci di luce deboli e fugaci creati quando, a volte, i neutrini si schiantano contro gli atomi di ghiaccio all'interno o vicino al rilevatore. I relitti subatomici creano muoni, un'altra specie di particella subatomica che, convenientemente, lascia una scia effimera di luce blu nel profondo ghiaccio antartico. La striscia di luce corrisponde al percorso del neutrino e indica il punto di origine.
Poiché fornisce la prima occhiata al cielo di neutrini ad alta energia, la mappa sarà di intenso interesse per gli astronomi perché, dice Halzen, "non abbiamo ancora idea di come i raggi cosmici siano accelerati o da dove provengano".
Il fatto che AMANDA II abbia ora identificato i neutrini fino a cento volte l'energia delle particelle prodotte dai più potenti acceleratori terrestri solleva la prospettiva che alcuni di essi possano essere avviati nei loro lunghi viaggi da alcuni degli eventi più energicamente energetici nel cosmo. La capacità di rilevare sistematicamente neutrini ad alta energia fornirà agli astronomi non solo una lente per studiare fenomeni bizzarri come la collisione di buchi neri, ma anche un mezzo per ottenere l'accesso diretto a informazioni inedite da eventi verificatisi centinaia di milioni o miliardi di anni luce via e eoni fa.
"Questa mappa potrebbe contenere la prima prova di un acceleratore cosmico", afferma Halzen. "Ma non siamo ancora là."
La caccia alle fonti di neutrini cosmici aumenterà quando il telescopio AMANDA II si ingrandirà man mano che vengono aggiunte nuove stringhe di rivelatori. I piani prevedono che il telescopio cresca fino a diventare un chilometro cubico di ghiaccio strumentato. Il nuovo telescopio, noto come IceCube, renderà estremamente efficiente la purga dei cieli alla ricerca di sorgenti di neutrini cosmici.
"Saremo sensibili alle previsioni teoriche più pessimistiche", afferma Halzen. “Ricorda, stiamo cercando fonti, e anche se scopriamo qualcosa adesso, la nostra sensibilità è tale da vedere, nella migliore delle ipotesi, nell'ordine di 10 neutrini all'anno. Non è abbastanza buono ".
Fonte originale: Comunicato stampa WISC
