octubre 26, 2021

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El descubrimiento de antagonistas de neutrinos de alta energía respalda una teoría de 60 años | Astronomía y Física

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El 6 de diciembre de 2016, una partícula de alta energía llamada neutrino anti-electrón se lanzó a la Tierra desde el espacio exterior a una velocidad cercana a la velocidad de la luz que transporta 6,3 electrón-voltios (PeV) de energía. Dentro de la capa de hielo de la Antártida, se rompió en un electrón y produjo una partícula llamada W. El bosón, que se descompone rápidamente en una cadena de partículas de alta energía (lluvia de partículas). La reacción fue capturada por Observatorio Ice Cube NeutrinoEs un telescopio del tamaño de un kilómetro cúbico que detecta neutrinos utilizando miles de sensores que se encuentran en el hielo antártico. Es la primera observación del “Evento Glashow Echo”. Sugerido primero Por el físico ganador del Premio Nobel Sheldon Glashow en 1960, se propone la existencia de antineutrinos electrónicos en el flujo astrofísico, al tiempo que proporciona una mayor validación del modelo estándar de física de partículas.

Una visualización del evento Glashow Echo descubierto por IceCube. Crédito de la imagen: IceCube Collaboration.

Sheldon Glashow, un investigador postdoctoral en el Instituto Niels Bohr hoy, predijo que un antineutrino podría interactuar con un electrón para producir una partícula que no fue descubierta posteriormente a través de un proceso conocido como producción de resonancia.

Cuando la partícula propuesta, W El bosón se descubrió finalmente en 1983 y resultó ser mucho más pesado de lo que predijeron Glashow y sus colegas en 1960.

Producción de podcasts Por lo tanto, un bosón a través de la resonancia de Glacho requiere un neutrino con una energía de 6,3 electronvoltios (PeV), aproximadamente 1.000 veces más energético de lo que puede producir el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

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Este fenómeno probablemente sea responsable del antineutrino 6.3 PeV que golpeó a IceCube en 2016, lo suficientemente grande como para interactuar con el esperado eco de Glashow.

Cuando Glashow era un investigador postdoctoral en Niels Bohr, nunca podría haber imaginado que su propuesta poco ortodoxa para un libro era “El bosón se logrará mediante un antineutrino de una galaxia distante que choca con el hielo antártico”, dijo el profesor Francis Halzen, investigador principal de Ice Cube, investigador de la Universidad de Wisconsin-Madison.

Pero el evento de eco de Glacho es particularmente digno de mención debido a su notablemente alta energía; Es solo el tercer evento que IceCube ha detectado con una capacidad superior a 5 PeV.

El profesor Doug Quinn dijo: “La observación de este evento demuestra que el Modelo Estándar de la física de partículas, que describe las fuerzas fundamentales en el universo, se mantiene incluso a energías extremadamente altas y también demuestra las capacidades únicas de IceCube en la exploración de la física fundamental de partículas. ” , Investigadora de la Penn State University y miembro de IceCube Collaboration.

“No fue necesariamente una sorpresa encontrarla, pero eso no significa que no estemos muy felices de verla”, dijo el Dr. Claudio Cooper, investigador de la Universidad Estatal de Michigan y miembro de IceCube Collaboration.

“Ahora podemos descubrir eventos de neutrinos individuales que son inconfundiblemente de origen extraterrestre”.

El electrón anti-neutrino que creó el evento de resonancia de Glasho viajó una gran distancia antes de llegar a IceCube.  Crédito de la imagen: IceCube Collaboration.

El electrón anti-neutrino que creó el evento de resonancia de Glasho viajó una gran distancia antes de llegar a IceCube. Crédito de la imagen: IceCube Collaboration.

El resultado también abre un nuevo capítulo en la astronomía de neutrinos, ya que comienza a separar neutrinos de neutrinos, que hasta ahora eran indistinguibles.

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Esta es la primera medición directa del componente antinutrino del flujo de neutrinos astrofísicos.

El Dr. Christian Huck, investigador del Physikalisches Institute de la RWTH Aachen University y miembro de la colaboración IceCube, dijo.

Dijo el Dr. Lu Lu, investigador de la Universidad de Chiba y miembro de la colaboración IceCube.

Sin embargo, quedan muchas preguntas sobre la fuente astronómica del antineutrino descubierto en 2016.

“Hay una serie de propiedades de las fuentes de neutrinos astrofísicos que no podemos medir, como el tamaño físico del acelerador y la fuerza del campo magnético en la región de aceleración”, dijo el Dr. Tianlu Yuan, investigador de la Universidad de Wisconsin. -Madison. Y miembro de IceCube Collaboration.

“Si podemos determinar la proporción de neutrino a antineutrino, podemos investigar directamente estas propiedades”.

los Resultados Fue publicado en el número del 11 de marzo de 2021 de la revista. Naturaleza templada.

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MG Aartsen Et al. (Colaboración IceCube). 2021. Una lluvia de partículas de eco de Glacio detectada usando IceCube. Naturaleza templada 591, 220-224; Doi: 10.1038 / s41586-021-03256-1

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