Высокоэнергетичные нейтрино обошли стороной обсерваторию IceCube

Детекторам антарктической обсерватории IceCube не удалось зарегистрировать нейтрино с тераэлектронвольтовой энергией, которые должны попадать на Землю при гамма-всплесках. Теоретики считают гамма-всплески, масштабные космические выбросы взрывного характера, наиболее вероятными кандидатами на роль источников высокоэнергетичных космических лучей.

Если «движущий механизм» всплеска эффективно ускоряет и протоны, и электроны, то модели будут прекрасно соответствовать наблюдениям: электроны (за счёт синхротронного излучения и, возможно, обратного эффекта Комптона) обеспечат гамма-излучение, а добравшиеся до Земли протоны станут теми самыми космическими лучами. При этом взаимодействие протонов с фотонами должно давать некоторый поток нейтрино с энергией, намного превышающей 1 ТэВ.

Физики уже пытались отыскать такие частицы, но чувствительность задействованных нейтринных телескопов всегда была ниже требуемой, и к отрицательным результатам относились спокойно.

IceCube стал первым проектом с очень хорошими шансами на обнаружение этих нейтрино. Строительство обсерватории, основная — регистрирующая — часть которой размещена в толще антарктического льда, было завершено в декабре прошлого года. Под лёд, на глубину от 1 450 до 2 450 м, ушли 5 160 оптических модулей, оснащённых фотоэлектронными умножителями и нанизанных на 86 нитей. Задача фотоумножителей заключается в улавливании черенковского излучения от заряженных частиц, рождающихся в результате взаимодействия нейтрино с нуклонами. Такое излучение, напомним, сопровождает движение частиц со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света во льду.

Установка, которая используется для бурения скважин во льду с помощью горячей воды (рукав для её подачи — на переднем плане). Каждая нить с оптическими модулями опускается в свою скважину. (Фото IceCube Collaboration.)
Установка, которая используется для бурения скважин во льду с помощью горячей воды (рукав для её подачи — на переднем плане). Каждая нить с оптическими модулями опускается в свою скважину. (Фото IceCube Collaboration.)

Поскольку завершённый вид обсерватория приобрела совсем недавно, учёным пришлось использовать результаты измерений на половинной «мощности» — с 40 нитями оптических модулей. В таком режиме IceCube проработал с 5 апреля 2008-го по 20 мая 2009-го. За это время в Северном полушарии было отмечено 129 гамма-всплесков; впрочем, в свою выборку авторы включили только 117 событий, снабжённых всеми необходимыми данными наблюдений.

Поиск нейтрино выполнялся двумя способами. Первая методика предназначалась для работы в узком временном интервале, связанном с максимумом гамма-излучения всплеска, и основывалась на проведённых разными группами физиков расчётах спектра высокоэнергетичных частиц. Второй метод был ориентирован на обнаружение любых нейтрино с высокой энергией в широких временных пределах (до 24 часов с момента регистрации гамма-всплеска).

Теперь, когда эти поиски также дали отрицательные результаты, становится понятно, что упомянутые выше расчёты ошибочны. Однако саму теорию ускорения протонов и появления высокоэнергетичных нейтрино при гамма-всплесках сотрудники коллаборации IceCube не опровергли; чтобы оценить её перспективы, необходимо набрать статистику с использованием всего объёма детектора.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Physical Review Letters; препринт статьи можно загрузить с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Wired.

16 Апреля 2011, 2:58    Den    2838    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.