Nguồn gốc của các tia vũ trụ là một trong những bí ẩn lâu dài nhất trong vật lý, và có vẻ như nó sẽ tiếp tục tồn tại như vậy trong một thời gian nữa. Một trong những ứng cử viên hàng đầu cho việc phát ra tia vũ trụ là vụ nổ tia gamma và các nhà vật lý đã hy vọng một máy dò hạt lớn ở Nam Cực có tên là Đài quan sát IceCube Neutrino sẽ xác nhận lý thuyết đó. Nhưng các quan sát trên 300 GRB, hóa ra không có bằng chứng nào về các tia vũ trụ. Nói tóm lại, tia vũ trụ tạo ra những gì chúng ta nghĩ.
Nhưng, giống như Thomas Edison đã nói rằng, mọi nỗ lực sai lầm bị loại bỏ là một bước tiến khác, các nhà vật lý học đã xem phát hiện mới nhất này là tiến bộ.
Mặc dù chúng tôi chưa phát hiện ra các tia vũ trụ đến từ đâu, chúng tôi đã thực hiện một bước quan trọng để loại trừ một trong những dự đoán hàng đầu, chuyên gia điều tra chính của IceCube và giáo sư vật lý của Đại học Wisconsin Wisconsin Madison, ông Francis Halzen nói.
Các tia vũ trụ là các hạt tích điện, như các proton, tấn công Trái đất từ mọi hướng, với năng lượng cao hơn tới một trăm triệu lần so với các hạt được tạo ra trong các máy gia tốc nhân tạo. Các điều kiện khắc nghiệt cần thiết để tạo ra các hạt năng lượng như vậy đã tập trung sự quan tâm của các nhà vật lý vào hai nguồn tiềm năng: các lỗ đen khổng lồ ở trung tâm của các thiên hà hoạt động và vụ nổ tia gamma (GRBs), các tia gamma liên quan đến vụ nổ cực kỳ mạnh mẽ đã được quan sát thấy trong các thiên hà xa xôi.
IceCube đang sử dụng neutrino, được cho là đi kèm với việc sản xuất tia vũ trụ, để khám phá hai lý thuyết này. Trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature ngày 19 tháng 4, các nhà khoa học IceCube đã mô tả một cuộc tìm kiếm neutrino phát ra từ 300 vụ nổ tia gamma được quan sát, gần đây nhất là trùng khớp với các vệ tinh SWIFT và Fermi, giữa tháng 5 năm 2008 và tháng 4 năm 2010. không tìm thấy - một kết quả mâu thuẫn với 15 năm dự đoán và thách thức một trong hai lý thuyết hàng đầu về nguồn gốc của các tia vũ trụ năng lượng cao nhất.
Máy dò tìm kiếm năng lượng cao (teraelectronvolt; 1012-electronvolt) neutrino, và trong bài báo của họ, nhóm nghiên cứu cho biết họ đã tìm thấy giới hạn trên đối với dòng neutrino năng lượng liên quan đến GRB, ít nhất là một hệ số 3,7 dưới dự đoán. Điều này ngụ ý rằng một trong hai GRB không phải là nguồn duy nhất của các tia vũ trụ có năng lượng lớn hơn 1018electronvolts, hoặc hiệu quả sản xuất neutrino thấp hơn nhiều so với dự đoán. Dù sao đi nữa, các nhà khoa học cho rằng, các lý thuyết hiện tại của chúng ta về sản xuất tia vũ trụ và neutrino trong GRB sẽ cần phải được xem xét lại. "Kết quả của tìm kiếm neutrino này rất có ý nghĩa vì lần đầu tiên chúng ta có một thiết bị có độ nhạy đủ để mở một thiết bị mới cửa sổ về sản xuất tia vũ trụ và các quy trình nội thất của GRB, "phát ngôn viên của IceCube và giáo sư vật lý của Đại học Maryland, Greg Sullivan nói. "Sự vắng mặt bất ngờ của neutrino từ GRB đã buộc phải đánh giá lại lý thuyết sản xuất tia vũ trụ và neutrino trong quả cầu lửa GRB và có thể giả thuyết rằng tia vũ trụ năng lượng cao được tạo ra trong quả cầu lửa." IceCube là máy dò hạt tại Nam Cực ghi lại các tương tác của một neutrino gần như không có khối lượng. Các thiết bị quan sát neutrino bằng cách phát hiện ánh sáng xanh mờ tạo ra trong tương tác neutrino trong băng. Neutrino có thể dễ dàng đi qua người, tường hoặc toàn bộ hành tinh, như Trái đất. Để phát hiện các tương tác hiếm hoi của chúng, IceCube được xây dựng trên quy mô khổng lồ. Một km khối băng băng, đủ để phù hợp với kim tự tháp Giza 400 lần, được trang bị 5.160 cảm biến quang học được nhúng sâu tới 2,5 km trong băng .GRBs, vụ nổ mạnh nhất của vũ trụ, thường được quan sát đầu tiên bởi các vệ tinh sử dụng X tia và / hoặc tia gamma. GRB được nhìn thấy khoảng một lần mỗi ngày và sáng đến mức có thể nhìn thấy chúng từ một nửa trên vũ trụ nhìn thấy được. Vụ nổ thường chỉ kéo dài trong vài giây và trong thời gian ngắn ngủi này, chúng có thể vượt qua mọi thứ khác trong vũ trụ. Các nhà khoa học nói rằng sự hiểu biết lý thuyết được cải thiện và nhiều dữ liệu hơn từ máy dò IceCube cạnh tranh sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về bí ẩn của việc sản xuất tia vũ trụ. IceCube hiện đang thu thập nhiều dữ liệu hơn với máy dò được hoàn thiện, hiệu chuẩn tốt hơn và hiểu rõ hơn .IceCube được vận hành bởi sự hợp tác của 250 nhà vật lý và kỹ sư từ Hoa Kỳ, Đức, Thụy Điển, Bỉ, Thụy Sĩ, Nhật Bản, Canada, New Zealand, Úc và Barbados. Thông tin khác về IceCube.
Nguồn: IceCube / Đại học Wisconsin
