Forskere har oppdaget en høyenergisk, utrolig liten "spøkelses" -partikkel kalt en nøytrino som flyr gjennom Antarktis-isen og sporet opprinnelsen tilbake til en spesifikk blazar, kunngjorde de i dag, 12. juli.
Fysikere er veldig begeistret for detektivarbeidet som har fortalt dem om nøytrinoens fødested. Men hva pokker er en nøytrino uansett, og hvorfor betyr det noe hvor tingen kom fra?
En nøytrino er en subatomær partikkel like liten som et elektron, men uten lading. Forskere vet at nøytrinoer har en liten masse masse, men de kan ikke feste nøyaktig hvor lite. Resultatet er at nøytrinoer har en tendens til å gi andre saker den kalde skulderen: De samhandler ikke veldig ofte med omgivelsene sine, noe som gjør dem vanskelige for forskere å få øye på. [Spore en nøytrino til sin kilde: oppdagelsen i bilder]
Likevel er de overalt - kroppen din er pummelert av rundt 100 billioner nøytrinoer hvert sekund. Og forskere tror de rare partiklene kan inneha nøkkelen til noen av de største mysteriene om universet, inkludert hvorfor materien vant over antimaterie tidlig etter Big Bang.
"Neutrinos er kjempebra," sa Kate Scholberg, en partikkelfysiker ved Duke University i North Carolina, til Space.com. Hun er partisk, siden hun har brukt karrieren sin på å studere de små tingene, men det gjør henne ikke galt. "Vi må forstå dem hvis vi vil forstå alt."
Den nye forskningen er et lite skritt for forskere som håper å gjøre nettopp det. Funnet startet ved IceCube Neutrino Observatory nær Sørpolen i september. Dypt inne i den antarktiske isisen sporet et rutenett med detektorer banen til en enkelt nøytrino i 3D.
Stien var tydelig nok til at fysikerne kunne følge nøytrinoens reise bakover i en rett linje over universet. På mindre enn ett minutt ba de astronomer rundt om i verden om å vri teleskopene sine til den regionen av himmelen og merke om de så noe spennende. Og det gjorde de absolutt - det var en blazar, en massiv kilde til høyt energi-lys som ble kalt gammastråler, i nøyaktig det samme nabolaget, og forskerne klarte å bekrefte blazaren som nøytrinoens kilde.
Prosessen var mulig fordi nøytrinoer, som lysfotoner, kan krysse ekstremt store avstander i universet i rette linjer, uten å bli trukket av banen. Andre typer høyenergipartikler kan ikke gjøre det fordi de er ladet. "De kommer kryptert her," sa Greg Sullivan, en fysiker ved University of Maryland som jobber med IceCube Neutrino Observatory og som var involvert i den nye forskningen, fortalte Space.com. "Vi kan ikke spore dem tilbake dit de kommer fra."
Utfordringen har forskravet forskere i omtrent et århundre, siden den betyr at de ikke kan identifisere hvilken type objekter som skaper hvilken type høyt ladet partikkel. Frustrasjonen motiverte forskere til å åpne IceCube, den eneste nøytrino-detektoren som er stor nok til å fange opp de utrolig høye energipartiklene som ble født utenfor galaksen vår, i 2010.
"Neutrinos holdt løftet i en tid om å kunne kartlegge himmelen som du ville gjort med lys, men med høyere energi," sa Sullivan. "Vi kan stille spørsmål eller prøve å svare på spørsmål du ellers ikke kunne."
Neutrinoer med lavere energi utnyttes allerede av astronomer gjennom et nettverk drevet av Scholberg som venter på å bruke et utbrudd av nøytrinoer for å oppdage den neste supernovaen i kjernekollaps i Melkeveien.
En slik supernova ble sist observert i 1987, før moderne neutrino-detektorer eksisterte. Men når den neste eksploderer, ønsker Scholberg og hennes kolleger å bruke nøytrino-utbruddet for å varsle astronomer i tide for å fange lyssignaturen. Selve nøytrinoene ville også fortelle forskere om hva som skjedde under arrangementet. "Du kunne faktisk se at et svart hull ble født i nøytrinoene," sa Scholberg.
Det, som den nye blazar-forskningen, ville være et gjennombrudd i det forskerne kaller multimessenger-astronomi, som bruker to eller flere forskjellige datakategorier, som lysfotoner, nøytrinoer og gravitasjonsbølger. Flere typer data betyr mer samlet informasjon om hva som skjedde.
"Det er som et stort puslespill, og vi prøver å fylle ut brikkene," sa Sullivan. "Ved å se bildet i både forskjellige energier og forskjellige partikler, kan vi virkelig prøve å forstå fysikken i hva som skjer."
Men Sullivan og kollegene nøyer seg ikke med å stoppe ved dagens kunngjøring. "Dette er bare det første trinnet," sa han og la til at fysikere håper å bygge en nøytrino-detektor enda større enn IceCube. "Vi har mye mer der å lære og se."
