ماهو علم الفلك النيوترينو ؟

ماهو علم الفلك النيوترينو ؟

لقرون ، أثبتت التلسكوبات البصرية وسيلة سهلة المنال لاستكشاف السماء مع ضوء مرئي. في القرن 19, كما اكتشف العلماء أكثر من أشكال الضوء غير مرئية للعين المجردة ، التكنولوجيا المتقدمة لإنتاج أكثر وأكثر تطورا الصكوك مثل تلسكوب الفضاء هابل ، استكشاف الفضاء. مع الاكتشاف الأخير لتدفق فيزيائي فلكي من النيوترينو من قبل مرصد ايكوبي النيوترينو ، وصل ظهور علم الفلك النيوترينو ، مما جلب إمكانية مشاهدة الكون من خلال عدسة النيوترينو.

تاريخ الفلك النيوترينو

تم تسجيل النيوترونات لأول مرة في عام 1956 من قبل كلايد كوان وفريدريك رينز في تجربة تستخدم مفاعل نووي قريب كمصدر نيوترينو. تم الاعتراف باكتشافهم بجائزة نوبل للفيزياء في عام 1995.

وأعقب ذلك أول اكتشاف للنيوترينو في الغلاف الجوي في عام 1965 مجموعتان في وقت واحد تقريبا. واحد كان بقيادة فريدريك رينس الذي تعمل السائل وماض - حالة-ويتواترسراند-إرفين أو CWI كاشف - في شرق راند منجم الذهب في جنوب أفريقيا على بعد 8.8 كم عمق المياه ما يعادلها. وكان الآخر تعاونا بين بومباي وأوساكا ودورهام كان يعمل في منجم كولار الذهبي الهندي على عمق مياه يعادل 7.5 كم. على الرغم من أن مجموعة KGF رصدت المرشحين النيوترينو بعد شهرين من رينز CWI ، أنها أعطيت أولوية رسمية نظرا لنشر النتائج قبل أسبوعين.

في عام 1968 ، اكتشف ريموند ديفيس الابن وجون N. Bahcall بنجاح أول نيوترونات شمسية في تجربة الامتصاص. ديفيس, جنبا إلى جنب مع الفيزيائي الياباني ماساتوشي كوشيبا كانت مناصفة نصف عام 2002 على جائزة نوبل في الفيزياء "على المساهمات الرائدة الفيزياء الفلكية ، خاصة للكشف عن النيوترونات الكونية (النصف الآخر ذهب إلى ريكاردو Giacconi المقابلة المساهمات الرائدة التي أدت إلى اكتشاف الكونية مصادر الاشعة السينية)."

الجيل الأول من البحر النيوترينو تلسكوب المشاريع بدأت مع اقتراح Moisey ماركوف في عام 1960 "...إلى تثبيت كاشفات في أعماق بحيرة أو بحر وتحديد موقع الجسيمات المشحونة مع مساعدة من Cherenkov الإشعاع."

بدأ أول تلسكوب نيوترينو تحت الماء كمشروع دوماند. (دوماند) يرمز إلى "موون" عميق تحت الماء و "كاشف النيوترينو". بدأ المشروع في عام 1976 وعلى الرغم من أنها ألغيت في نهاية المطاف في عام 1995 هو بمثابة مقدمة العديد من التالية تلسكوبات في العقود التالية.تم تركيب تلسكوب بايكال نيوترينو في الجزء الجنوبي من بحيرة بايكال في روسيا. ويقع الكاشف على عمق 1.1 كم وبدأ المسح في عام 1980. في عام 1993 ، كان أول من نشر ثلاث سلاسل لإعادة بناء مسارات muon وكذلك أول لتسجيل النيوترونات الجوية تحت الماء.[9]

أماندا (أنتاركتيكا الميون والنيوترينو للكشف عن مجموعة) استخدمت 3 كم سميكة طبقة الجليد في القطب الجنوبي ويقع على بعد عدة مئات من الأمتار من أموندسن-سكوت محطة. وقد حفرت ثقوب قطرها 60 سم بمياه ساخنة مضغوطة وزعت فيها سلاسل ذات وحدات بصرية قبل إعادة تسريب المياه. وقد ثبت أن العمق غير كاف ليتمكن من إعادة بناء المسار بسبب تبعثر الضوء على فقاعات الهواء. وأضيفت مجموعة ثانية من أربع خيوط في الفترة 1995/1996 إلى عمق حوالي 2000 خيوط تكفي لتتبع إعادة البناء. أماندا مجموعة لاحقا ترقية حتى كانون الثاني / يناير 2000 عندما كان يتألف من 19 السلاسل مع ما مجموعه 667 الوحدات البصرية على عمق يتراوح بين 1500 م و 2000 م. أماندا قد يكون في نهاية المطاف السلف إلى IceCube في عام 2005.

علم الفلك النيوترينو عالي الطاقة

بعد رصد النيوترينو في عام 1956 مباشرة ، ظهرت فكرة أنها تمثل الرسول الفلكي المثالي. تسافر النيوترونات من حافة الكون بدون امتصاص وبدون انحراف بالحقول المغناطيسية إن النيوترينو ، الذي لا يحتوي أساسا على كتلة أو شحنة كهربائية ، يشبه الفوتون كرسول فلكي ، باستثناء خاصية واحدة مهمة: فتفاعله مع المادة ضعيف للغاية. لذا فإن النيوترونات العالية الطاقة قد تصل إلينا سالمين من المسافات الكونية: من الحي القريب من الثقوب السوداء ومن الأفران النووية حيث تولد الأشعة الكونية. لكن تفاعلها الضعيف يجعل أيضا النيوترينات الكونية صعبة الكشف وقد أدرك بالفعل في أوائل السبعينات أن كاشفات الجسيمات الهائلة مطلوبة لجمع النيوترونات الكونية بأعداد كبيرة إحصائيا.

نظرا كاشف الحجم المطلوب ، في وقت مبكر الجهود تتركز على تحويل كميات كبيرة من المياه الطبيعية في  شيرينكوف كشف أن جمع الضوء ينتج عندما النيوترونات تتفاعل مع نوى في أو بالقرب من الكاشف. بعد جهد دام عقدين من الزمن ، فشل بناء كاشف "موون" و "نيوترينو" تحت الماء في البحر قبالة جزيرة هاواي الرئيسية. ومع ذلك ،  دومان مهد الطريق لاحقا جهود رائدة العديد من كاشف التقنيات في استخدام اليوم, و الملهم نشر أصغر أداة في بحيرة بايكال (روسيا) فضلا عن الجهود الرامية إلى لجنة النيوترينو التلسكوبات في البحر الأبيض المتوسط. وأدت هذه الجهود بدورها إلى استمرار بناء شبكة KM3NeT قبالة سواحل إيطاليا وجهاز GVD في بحيرة بايكال.

ولكن أول تلسكوب على مقياس المتوخى من قبل دومان التعاون أدركت بدلا من تحويل كمية كبيرة من الشفافية الطبيعية الجليد في أنتاركتيكا إلى مكشاف الجسيمات ، أنتاركتيكا الميون والنيوترينو للكشف عن مجموعة (أماندا). وهي تعمل بكامل طاقتها منذ عام 2000 ، وتمثل دليلا على مفهوم مرصد النيوترينو المقياس الكيلومتر ، أيكوبي. تم الكشف عن عدد من النيوترينات الكونية تغطي 30 تي في–1 منطقة الطاقة PeV من خلال السنتين الأوليين من بيانات IceCube. كبيرة خارج المجرة الجريان لوحظ يعني أن كثافة الطاقة من النيوترونات مباريات الملاحظ في الفوتونات مشيرا إلى دورا أكبر بكثير من بروتون مسرعات في عالية الطاقة في الكون. مستقبل علم الفلك النيوترينو يبدو مشرقا

أصل انبعاث النيوترينو عالي الطاقة المنتشر الذي لوحظ مع IceCube غير معروف حتى الآن. النيوترونات الفلكية الفيزيائية هي واحدة من المنتجات الثانوية لمسرعات الأشعة الكونية. تمثل المحاسبة عن اللمعان الهائل وطاقة الأشعة الكونية الخارجة عن المجرة التي تم ملاحظتها تحديًا لدرجة أن القليل من الأفكار المقنعة قد ظهرت. تتركز المضاربات بشكل كبير على تشغيل المعجل من خلال استغلال طاقة الجاذبية للثقوب السوداء الفائقة الكتلة في النوى المجرية النشطة (AGN) ، وبدلاً من ذلك ، انهيار نجم ضخم في ثقب أسود في انفجار أشعة جاما (GRB). أصبحت عمليات البحث عن مصادر النقاط المرتبطة بهذه المصادر أو أي مصادر أخرى في السماء فارغة حتى الآن (Aartsen ، 2017b ؛ Adrian-Martinez ، 2015b ؛ Aartsen ، 2017a ؛ Adrian-Martinez ، 2013). هذا هو الحال أيضًا بالنسبة للبحث عن مكون مجري في تدفق النيوترينو المنتشر الذي لوحظ حتى الآن (Adrian-Martinez، 2016a؛ Aartsen، 2017b). ربما تمثل الملاحظات متعددة المسافرين لمجرة نشطة مشتعلة ، في الواقع سترة ، في تزامن مكاني وزمن مع 290 ​​نيوترينو الكوني الذي اكتشفه IceCube في 22 سبتمبر 2017 ، تمثل طفرة في البحث عن مصادر النيوتريونات الكونية (Aartsen، 2017c ).