Znanost
17708 prikaza

'Čestica duh' 2.5 km ispod leda riješila veliku tajnu

Neutrini za kojima traga astronomski centar na Antarktici "IceCube"
DESY, Science Communication Lab
3,7 milijardi godina jurio je iz supermasivnog monstruma do nas brzinom svjetla, šanse za otkriti ga bile su približno nula

Neutrini su tako mali "svemirski meci" da ih povremeno opisuju kao "samo mrvicu masivnije od misli". Njih uloviti takav je problem da se ove subatomske čestice čak i u slengu fizičara i astronoma svake vrste naziva i "česticama-duhovima".

Jedan točno takav ispaljen je prije 3,7 milijardi godina iz gravitacijskog topa monstruozno ogromne crne rupe skoro "s drugog kraja svemira" da bi se 22. rujna 2017. sjurio prema Zemlji, potom kroz Zemljinu atmosferu i led Antarktike, te na kraju slučajno baš kroz jedan od brojnih detektora centra za lov na upravo takve goste iz svemira - "IceCube South Pole Neutrino Observatory". Neutrino spada među onakve čestice kakve se laički može objasniti samo obilnim korištenjem poezije.

Neutrini za kojima traga astronomski centar na Antarktici "IceCube" | Author: The IceCube Collaboration The IceCube Collaboration

"Čestica-duh" mase je približno nula, kreće se kroz prostor brzinom približno svjetlosnom, a nevolja s njim je da kroz masu prolazi približno kao da je nema.

Određeni broj neutrina uleti u, recimo, planet Zemlju s jedne strane i približno isti broj njih izleti na drugu. Zato je čovječanstvo, onaj njegov znanstveni dio, izgradilo na Antarktici "IceCube" s detektorima duboko pod ledom, i to posebno sanjajući da bi jednog dana ovaj laboratorij mogao otkriti nekakav neutrino koji ne bi došao, primjerice, iz pravca Sunca, kao posljedica tamošnjih fizičkih procesa, nego iz dubokog svemira, milijardama godina daleko, ispaljen iz kakve crne rupe daleko u prošlosti.

E, zbog svega toga onaj mali vražićak koji je 22. rujna 2017. slučajno ubo ravno u jedan od 5126 detektora ukopanih 2,5 kilometra duboko ispod površine leda na Antarktiku, pokrenuo je domino efekt alarma diljem svijeta. U nekoliko sekundi prvo su zazvonili detektori u IceCubeu, zatim cijela vojska astronomskih satelita u orbiti oko Zemlje, uključujući Fermi Gamma-ray Space Telescope, koji je s podacima koje je primio, automatski stao tražiti i računati odakle je "čestica-duh, tek mrvicu masivnija od misli" dojurila.

Još uvijek unutar onih nekoliko sekundi, teleskop je otkrio da je neutrino dojurio iz pravca 3,7 milijardi svjetlosnih godina udaljene galaksije TXS 0506+056. Da na nebu nije tolika gužva koječega, netko bi se još i lupio po čelu, jer je riječ o poznatom izvoru X- i gama-zračenja. Ovako, znanstvenici su se bacili na posao i od jeseni prošle godine do sada stali su proučavati sve što je iz te točke dopiralo do detektora IceCubea na Antarktiku unazad devet i pol godina postojanja tog laboratorija.

Stephen Hawking I mnoge druge... Znanost Pet stvari koje ne bismo znali da nije bilo Hawkinga

Tako je postalo jasno, objavljeno je na kraju u Scienceu, da je ona galaksija neutrinom ogromnih energija bombardirala naš planet i od rujna 2014. do ožujka 2015., dakako, nakon što su sve te "čestice-duhovi" prethodno proputovale monstruozni svemirski ponor od 3,7 milijardi svjetlosnih godina.

A koliko je to bilo davno, opisuje činjenica da je to vrijeme na Zemlji bilo usred zlatnog doba razvoja tek jednostaničnog života na našem planetu kao dotadašnjeg vrhunca evolucije i da su baš nekako u to doba u naš planet udarali posljednji ogromni asteroidi koji bi bilo kada poslije takvim udarima bili kadri srozati život na Zemlji na tek nešto složenije varijante od onoga u to doba.

Izvor svih tih neutrina iz najdubljeg svemira, TXS 0506+056, zapravo je kvazar, galaksija u kojoj se nalazi supermasivna crna rupa koja tamo radi takav darmar, ili ga je radila prije 3,7 milijardi godina, da je narasla do mase milijarde puta veće od našeg Sunca. A to onda znači da posvuda oko sebe mrcvari svemir brutalnom radijacijom svih mogućih valnih duljina, a da sa svojih polova, po osi svoje rotacije, u svemir iz nje šibaju ogromne količine neutrina.

Zapravo je i nemoguće ilustrirati koliko je teoretski minorna šansa da se Zemlja nađe na putu takvoj jednoj struji čestica s takve udaljenosti. Ali se dogodilo. A astronomi plus fizičari uspjeli su to registrirati, izmjeriti i otkriti odakle ovi neutrini dopiru. I time su riješili dobar dio tajne stare oko 100 godina. Razlog zašto su neutrini tako teški za uloviti ih je to što nemaju električni naboj, baš poput "malih neutrona", a s okolnom materijom u stanju su sudjelovati samo gravitacijski.

Neutrini za kojima traga astronomski centar na Antarktici "IceCube" | Author: NASA/Fermi and Aurore Simonnet, Sonoma State University NASA/Fermi and Aurore Simonnet, Sonoma State University

Posljedično, kako im je masa praktično, ali ne baš točno, nula, to gravitacijsko reagiranje na okolnu materiju praktično se, ali ne baš sasvim, ne događa nikada. Točnije, toliko rijetko da je to skoro nikada. Tako je kao veliki prethodni događaj s neutrinima bio slučaj iz 1987. kada su astronomi tih "čestica-duhova" kojih u svemiru ima puno više od protona i neutrona, uspjeli uhvatiti "čak 25" u trima detektorima za neutrine ukopanih u koru našeg planeta.

Kvaka je bila u tome što su se ti neutrini poklopili s eksplozijom supernove u Velikom Magellanovom oblaku, obližnjoj galaksiji. Onaj izdajnički neutrino ulovljen na Antarktici 22. rujna 2017. izmjereno je da je imao energiju od oko 300 bilijuna eV, da ne bude zabune, od oko 300.000 milijardi elektronvolti.

A to onda znači da je proton iz kojega je taj neutrino iskočio prije 3,7 milijardi godina bio energije oko 50 puta veće od energije koju je u stanju postići Veliki sudarač čestica u CERN-u. S ovim otkrićem naravno da su svi poludjeli, posebno zato što je identificiran izvor s takve udaljenosti, kad se gleda sa Zemlje, ta galaksija s onom crnom rupom, odnosno kvazarom, nalazi se samo malo ispod – iz naše perspektive gledano – desne ruke Oriona kojom ovaj nebeski lovac drži štit.

Crna rupa u svemiru Čudesno Znanost Otkrivena crna rupa koja juri 8 milijuna kilometara na sat

Zapravo je to njegova lijeva ruka. I na kraju, zašto bi bilo važno otkriće ovakvog čega u svemiru? Kvaka je u razumijevanju svemira, fizike, svega oko nas, što utječe jedno na drugo, pa i na potvrdu i objedinjavanje raznih fizičkih teorija.

"Vidjeli smo aktivnu galaksiju s divovskom crnom rupom u sredini. Ogromne struje čestica ispaljuju se iz te crne rupe u svemir pod pravim kutom iz masivnog vrtloga kroz koji se materija usisava u crnu rupu. Astrofizika je odavno pretpostavljala da ovakve struje čestica stvaraju veliki dio kozmičke čestične radijacije. A sada imamo ključan dokaz da je to zbilja tako", kazala je Elisa Resconi s Tehničkog sveučilišta München za web stranicu DESY-ja, njemačkog istraživačkog centra Deutsches Elektronen-Synchrotron.

U konačnici ima to veze s masu drugih stvari, primjerice, s načinom na koji je Albert Einstein predvidio da se gravitacija širi kroz svemir.

Komentiraj, znaš da želiš!

Za komentiranje je potrebno prijaviti se. Nemaš korisnički račun? Registracija je brza i jednostavna, registriraj se i uključi se u raspravu.