Где рождаются нейтрино? Российские ученые раскрыли загадку рождения нейтрино высоких энергий

Группа российских ученых смогла сравнить данные полученные на нейтринном телескопе IceCube в Антарктиде, с радиоастрономическими наблюдениями активных ядер галактик (квазаров). Это позволило экспертам разгадать одну из интереснейших загадок, над которой последние несколько лет бились физики всего мира. 

Результатом работы команды специалистов стало обнаружение связи между вспышками в квазарах и космическими нейтрино. Так, в центре активных галактик расположены сверхмассивные черные дыры. Во время падения вещества на черную дыру часть потока частиц выбрасывается обратно, ускоряется и рождает нейтрино, которые затем с высокими скоростями летят через всю Вселенную.

Специалисты смогли найти решение благодаря многолетним измерениям более чем тысячи далеких галактик на радиотелескопе РАТАН-600 Специальной астрофизической обсерватории РАН (САО РАН).

РАТАН-600 – один из крупнейших радиотелескопов в мире. Благодаря его возможности регистрировать мгновенные радиоспектры космических объектов получен уникальный материал, позволивший установить связь между космическими нейтрино сверхвысоких энергий (более 200 триллионов электрон-вольт) и вспышками в квазарах. 

фото: Телескоп РАТАН-600 помогает разобраться, где рождаются нейтрино. Дизайнер Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ

В исследовании принимали участие ученые Физического института им. Лебедева РАН (ФИАН), Московского физико-технического института и Института ядерных исследований РАН, а результаты их работы опубликованы в одном из ведущих научных журналов мира Astrophysical Journal (США). 

Российские специалисты доказали совпадение тех областей, откуда на Землю приходят нейтрино сверхвысоких энергий и в которых расположены яркие квазары. А также тот факт, что нейтрино сверхвысоких энергий появляются в галактиках во время вспышек радиоизлучения.

«До нас ученые искали источник нейтрино высоких энергий, что называется «под фонарем». Мы же решили проверить нестандартную идею, не особо рассчитывая на успех. Но нам повезло! Многолетние совместные наблюдения на международных решетках радиотелескопов и замечательном российском РАТАНе позволили получить этот интереснейший результат. Именно радиодиапазон оказался ключевым для обнаружения источников нейтрино», – говорит Ю.А. Ковалев из ФИАН.

Нейтрино – загадочные элементарные частицы с крайне малой массой, которые обладают феноменальной способностью свободно проникать сквозь предметы, людей и нашу планету.

На этом свойстве нейтрино основан принцип работы обсерватории IceCube в Антарктиде - из всех известных частиц только нейтрино могут пройти Землю насквозь. Нейтрино высоких энергий могут рождаться только с помощью протонов, разогнавшихся почти до скорости света. Нейтринная обсерватория IceCube регистрирует такие нейтрино и измеряет их энергии и направления прихода.

Регистрация нейтрино сверхвысоких энергий в направлении на квазар открывает новый этап развития многоканальной астрономии и может подтвердить идею, что квазары - потенциальные источники таких частиц.

Многоканальная астрономия сегодня является одним из самых актуальных направлений науки, которое комплексно изучает электромагнитное излучение, гравитационные волны и элементарные частицы. В настоящее время повышена интенсивность наблюдений далеких галактик на РАТАН-600, так как стало понятно, что такие измерения могут быть ключом к разгадке природы нейтрино. В связи с новыми событиями детектирования нейтрино обсерваторией IceCube в 2020 году наблюдения и анализ нейтринных событий на РАТАН-600 продолжаются.