Ζύγισαν τη Γη χρησιμοποιώντας νετρίνα από το Διάστημα

Οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει μέχρι τώρα πολλές μεθόδους για να διασταυρώσουν το βάρος της Γης και να υπολογίσουν τι κρύβεται μέσα της – συνήθως, έχουν χρησιμοποιήσει ηχητικά κύματα και τη δύναμη της βαρύτητας για να κάνουν τους υπολογισμούς τους. Αλλά μια ομάδα ζύγισε τη Γη με έναν εντελώς νέο τρόπο: με τη μέτρηση των μυστηριωδών κοσμικών σωματιδίων που περνούν μέσα από αυτήν, τα νετρίνα.

Νετρίνα προήλθαν πιθανώς από ένα blazar που τροφοδοτείται από μια υπερβαρέα μαύρη τρύπα

Στις 22 Σεπτεμβρίου 2017 το Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube, ένα τηλεσκόπιο νετρίνων έκτασης 1 κυβικού χιλιομέτρου που βρίσκεται στο Νότιο Πόλο, ανίχνευσε ένα νετρίνο υψηλής ενέργειας με πιθανή αστροφυσική προέλευση. Η παρατήρηση ενός μόνο νετρίνο, ωστόσο, δεν είναι αρκετή για να διεκδικήσει το IceCube την ακριβή ανίχνευση της πηγής. Για το λόγο αυτό, οι επιστήμονες αναζήτησαν βοήθεια από άλλα μέσα. Πολύ γρήγορα μετά την ανακάλυψη από το IceCube τα τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο έδρασαν για τον εντοπισμό της πηγής. Ένα από αυτά ήταν το Σύστημα Ανίχνευσης Ακτινοβολίας με Μεγάλη Ενέργεια ή VERITAS: ένα σύνολο τηλεσκοπίων στη Νότια Αριζόνα που σαρώνει τον ουρανό για δραστηριότητα ακτίνων γάμμα. Το τελευταίο επιβεβαίωσε ότι το νετρίνο προήλθε από την περιοχή μιας μεγάλης μυστηριώδους μαύρης τρύπας, σε απόσταση 4 δισ. ετών φωτός από τη Γη.

Υπάρχει κάτι άλλο εκτός από το φως που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός;

Οτιδήποτε άμαζο σώμα θα ταξίδευε στο κενό στην σταθερή ταχύτητα, η οποία είναι γνωστή ως η ταχύτητα κενού του φωτός. Το ίδιο το φως αποτελείται από φωτόνια χωρίς μάζα, τα οποία κινούνται με αυτή την ταχύτητα στο κενό. Το μόνο άλλο πράγμα που ξέρουμε ότι είναι άμαζο και σταθερό όταν είναι ελεύθερο, θα είναι το βαρυτικό πεδίο (και τα κβάντα του, τα γκραβιτόνια.) Έτσι, όπως το φως (κύματα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που διαδίδονται), έτσι και η βαρυτική ακτινοβολία (διάδοση των κυμάτων του βαρυτικού πεδίου ) ταξιδεύει επίσης με την ταχύτητα κενού του φωτός.

Κάνοντας ταλαντώσεις των νετρίνων στον πάγο

Η αποστολή IceCube στον πάγο της Ανταρκτικής έχει μετρήσει ταλαντώσεις των νετρίνων σε ενέργειες υψηλότερες από οποιαδήποτε προηγούμενη παρατήρηση. Τα ατμοσφαιρικά νετρίνα – που δημιουργούνται όταν οι κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με μόρια στην ανώτερη ατμόσφαιρα – μπορούν να ταλαντεύονται από τη μια γεύση στην άλλη καθώς μετακινούνται προς τους ανιχνευτές στο έδαφος. Το παρατηρητήριο νετρίνων του IceCube, που βρίσκεται στον Νότιο Πόλο, έχει μετρήσει την ταλάντωση των ατμοσφαιρικών νετρίνων σε μια περιοχή ενέργειας κατά έναν παράγοντα 10 – πλάσιο από τα προηγούμενα πειράματα. Τα αποτελέσματα αυτά μειώνουν την αβεβαιότητα ορισμένων παραμέτρων ταλάντωσης, συμβάλλοντας έτσι στην επίλυση μιας έντασης στις πρόσφατες μετρήσεις.

Οι ταλαντώσεις των νετρίνων ίσως ρίξουν φως στην σκοτεινή ύλη

Τρισεκατομμύρια νετρίνα, ή «σωματίδια-φαντάσματα» όπως είναι το παρατσούκλι τους, περνούν μέσα από το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο. Παρά το γεγονός αυτό, όμως, δεν είναι ακόμη γνωστός ο ρόλος που παίζουν στο σύμπαν, επειδή είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθούν και να μελετηθεί η συμπεριφορά τους. Τώρα όμως νέες μετρήσεις, από το Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube στον νότιο…

«Φως» στον θάνατο των άστρων με την ανίχνευση των νετρίνων

Περισσότερες πληροφορίες για τα τελευταία στάδια των άστρων που «πεθαίνουν» βίαια, προκαλώντας βίαιες εκρήξεις οι οποίες είναι γνωστές ως σουπερνόβα ή υπερκαινοφανείς αστέρες, περιμένουν να συγκεντρώσουν οι επιστήμονες του ανιχνευτή Super-Kamiokande στην Ιαπωνία, χάρις στο νέο υπολογιστικό σύστημα που έχει εγκατασταθεί στη διάταξη.

Ζυγίζοντας τα νετρίνα με το πείραμα KATRIN

Το νετρίνο είναι ένα ουδέτερο στοιχειώδες σωματίδιο, δηλαδή ένα απειροελάχιστα μικρό σωμάτιο που δεν αποτελείται από άλλα, μικρότερα. Η κρατούσα θεωρία που περιγράφει τη Φυσική τέτοιου είδους σωματιδίων ονομάζεται Καθιερωμένο Πρότυπο και ερμηνεύει με πολύ μεγάλη επιτυχία όλα τα γνωστά φαινόμενα της Φυσικής στη μικρότερη δυνατή κλίμακα. To Καθιερωμένο Πρότυπο δέχεται ότι το νετρίνο δεν έχει μάζα, υποθέτει δηλαδή κάτι ανάλογο με αυτό που συμβαίνει με το φωτόνιο, το οποίο είναι γνωστό ότι έχει μηδενική μάζα. Την τελευταία δεκαπενταετία όμως διαρκώς πληθαίνουν οι πειραματικές ενδείξεις ότι αυτή η θεώρηση δεν είναι σωστή και ότι το νετρίνο έχει μη μηδενική μάζα. Η οριστική επιβεβαίωση αυτών των ενδείξεων θα σημάνει την ανάγκη βελτίωσης του Καθιερωμένου Προτύπου, το οποίο – έτσι όπως είναι σήμερα – θα ισχύει πια μόνο προσεγγιστικά.

Μηχάνημα 200 τόνων θα «ζυγίσει» το νετρίνο, το ελαφρύτερο σωματίδιο στο σύμπαν

Μία πειραματική διάταξη που σχεδιάστηκε ειδικά για τη μέτρηση της μάζας του νετρίνου, του ελαφρύτερου σωματιδίου στο σύμπαν, έθεσαν σε λειτουργία την περασμένη Παρασκευή επιστήμονες στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καρλσρούης. Με αυτό τον τρόπο, ξεκίνησαν τη δοκιμαστική φάση του πειράματος KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino), η οποία αναμένεται να ολοκληρωθεί μέσα στην επόμενη χρονιά, ώστε στη συνέχεια να αρχίσουν να λαμβάνουν κανονικά μετρήσεις.

Ενδείξεις για την αιτία που η ύλη «επιβίωσε» στο πρώιμο σύμπαν

Γιατί υπάρχει ο κόσμος που μας περιβάλλει, και μέσα σε αυτόν κι εμείς; Όσο κι αν ακούγεται παράξενο, η καθιερωμένη θεωρία για τη «γέννηση» του σύμπαντος δεν μπορεί να δώσει μία αποδεκτή απάντηση. Ο λόγος είναι πως, με βάση τους νόμους της φυσικής, με τη Μεγάλη Έκρηξη θα πρέπει να δημιουργήθηκαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Τότε, όμως, κάθε σωματίδιο που θα συγκρουόταν με το αντίστοιχο αντισωματίδιό του, όπως ένα πρωτόνιο με ένα αντιπρωτόνιο ή ένα ηλεκτρόνιο με ένα ποζιτρόνιο, θα έπρεπε να εξαϋλωθεί.

Τα νετρίνα δείχνουν την απάντηση στο ερώτημα γιατί η αντιύλη δεν «κατάστρεψε» το Σύμπαν;

Θα μπορούσαν όλα να ήταν πολύ διαφορετικά. Όταν η ύλη για πρώτη φορά σχηματίστηκε στο σύμπαν, οι τρέχουσες απόψεις μας υποστηρίζουν ότι θα έπρεπε να συνοδεύονταν από ίση ποσότητα αντιύλης – ένα συμπέρασμα που γνωρίζουμε ότι είναι λάθος, επειδή δεν θα έπρεπε να είμαστε εδώ εάν ήταν αλήθεια. Τα πρόσφατα αποτελέσματα από ένα ζευγάρι πειραμάτων, που σχεδιάστηκαν για να μελετήσουν τη συμπεριφορά των νετρίνων [σωμάτια που μόλις αλληλεπιδρούν με το υπόλοιπο σύμπαν], θα μπορούσαν να σημαίνουν πως αρχίζουμε να κατανοούμε το γιατί.

Πέντε εντυπωσιακά πειράματα για το νετρίνο, το σωματίδιο-φάντασμα

Τα βιβλία φυσικής περιγράφουν συνήθως το νετρίνο ως ένα σωματίδιο με απειροελάχιστη μάζα και μηδενικό φορτίο, το οποίο προβλέφθηκε θεωρητικά το 1931, από τον διάσημο φυσικό Βόλφγκανγκ Πάουλι.. Παρ’ όλα αυτά, στην επιστημονική κοινότητα είναι επίσης γνωστό με το παρατσούκλι «σωματίδιο-φάντασμα», αφού είναι τόσο δύσκολο να παρατηρηθεί, που χρειάσθηκαν τρεις περίπου δεκαετίες για να επιβεβαιωθεί πειραματικά η ύπαρξή του.

Στο στόχαστρο στοιχειώδη σωματίδια από το νεογέννητο σύμπαν

Έπειτα από χρόνια προετοιμασίας, στην τελική ευθεία βρίσκεται πλέον το πείραμα Ptolemy στο Εργαστήριο Φυσικής Πλάσματος του Πανεπιστημίου Princeton (PPPL) στις ΗΠΑ. Στόχος του πειράματος είναι να δοκιμάσει να ανιχνεύσει νετρίνα από την εποχή που η ηλικία του σύμπαντος ήταν μόλις 1 δευτερόλεπτο.

Στο φως νετρίνα που παρήχθησαν 1 δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη

Ένα νέο «παράθυρο» που οδηγεί στις πρώτες στιγμές γέννησης του σύμπαντος, υποστηρίζουν πως ανακάλυψαν Αμερικανοί αστρονόμοι από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Το «παράθυρο» αυτό είναι ίχνη από αρχέγονα νετρίνα, τα οποία όλα δείχνουν πως δημιουργήθηκαν ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη

Τα δεδομένα από τα επόμενα πειράματα του LHC θα μπορούσαν να αποκαλύψουν τη φύση των νετρίνων

Ένα ερώτημα, εδώ και πολλά χρόνια, είναι εάν το νετρίνο είναι αντισωμάτιο του εαυτού του. Θεωρητική μελέτη υποστηρίζει ότι αυτό το ερώτημα μπορεί να απαντηθεί με την εξέταση των διασπάσεων των μποζόνιων W. Όπως αναγνωρίστηκε ήδη από το φετινό Βραβείο Νόμπελ Φυσικής, τα στοιχεία δείχνουν ότι τα νετρίνα έχουν μάζα. Αλλά αυτό γεννάει νέα ερωτήματα…

Το «σωμάτιο φάντασμα», το νετρίνο, δίνει τα πρώτα του διαπιστευτήρια σε καινούριο ανιχνευτή

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων στο πείραμα φυσικής MicroBooNE στις ΗΠΑ, στην οποία συμπεριλαμβάνονται ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Cambridge, ανίχνευσε τα πρώτα της υποψήφια νετρίνα, που είναι επίσης γνωστά και ως «σωμάτια φάντασμα». Αποτελεί ένα ορόσημο για το συγκεκριμένο έργο, που περιλαμβάνει χρόνια σκληρής δουλειάς και έναν 12 μέτρων, περίπου, ανιχνευτή σωματιδίων γεμάτο με 170 τόνους υγρό αργό.

Κατασκοπεύοντας τις ραδιοεκπομπές ενός μοναχικού ηλεκτρονίου

Για πρώτη φορά, ερευνητές του MIT κατάφεραν να ανιχνεύσουν τα ραδιοκύματα ενός μεμονωμένου ηλεκτρονίου -ένα εντυπωσιακό επίτευγμα που ίσως ανοίγει το δρόμο για την απάντηση ενός κρίσιμου ερωτήματος για τα φευγαλέα σωματίδια νετρίνα.

«Φως» στα μυστηριώδη νετρίνα από το πείραμα IceCube στον Νότιο Πόλο

Νέα στοιχεία για τις ιδιότητες των νετρίνων αποκαλύπτει το πείραμα IceCube, με την τεράστια διάταξη που έχει εγκατασταθεί γι’ αυτό τον σκοπό στο Νότιο Πόλο. Τα νετρίνα είναι μία κατηγορία σωματιδίων που αλληλεπιδρούν τόσο ασθενώς με την ύλη, ώστε να περνούν σχεδόν ανεπηρέαστα μέσα από οποιοδήποτε αντικείμενο. Έτσι, μολονότι ο πλανήτης μας βομβαρδίζεται συνεχώς από εκατομμύρια νετρίνα, πολλά από τα οποία προέρχονται μάλιστα από τα πέρατα του σύμπαντος, το συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό διαπερνά αναλλοίωτο μέσα από τη Γη.

Άλλη γεύση έχουν τα νετρίνα το βράδυ

Πριν από περίπου 30 χρόνια είχε προταθεί πως τα νετρίνα αλλάζουν «γεύση» όταν διασχίζουν πυκνές ποσότητες ύλης. Έπειτα από 18 χρόνια ερευνών, τα πειράματα στον ανιχνευτή νετρίνων Super SuperKamiokande στην Ιαπωνία έρχονται να επιβεβαιώσουν τη συγκεκριμένη θεωρία.

Τι ξέρουμε για την περίφημη μαύρη τρύπα που εκπέμπει μυστηριώδη νετρίνα

Σύμφωνα με αναφορές της NASA, η τεράστιων διαστάσεων μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία μας είναι πιθανό να εκπέμπει παράξενα σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα. Εάν οι δορυφόροι της NASA καταφέρουν να το επιβεβαιώσουν, θα είναι η πρώτη φορά στην ιστορία του διαστήματος που νετρίνα έχουν εντοπιστεί στις τόσο σκοτεινές περιοχές του.