IceCube зарегистрировал нейтрино с рекордной энергией

Экcперимент IceCube, проходящий на Южном полюсе, обнаружил самое высокоэнергетичное нейтрино за всю историю наблюдений. Его энергия составила более двух петаэлектронвольт, что в миллионы раз превышает среднюю энергию солнечных нейтрино. О находке сообщает журнал Symmetry, посвященный физике элементарных частиц, на основе доклада научной группы на конференции ICRC 2015.

Физики находят частицы по косвенным свидетельствам: при попадании в детектор, нейтрино сталкивается с атомом кислорода и порождает ливни частиц, видимых в виде светящихся пятен. Это свечение представляет собой черенковское излучение — оно возникает при движении частицы со скоростью, превышающей скорость света в данной среде. Анализируя свечение ученые определяют энергию частиц, вызывающих его, а на их основе — энергию нейтрино. Кроме того, зная какого типа образовалась частица, физики могут определить и другую важную характеристику нейтрино — его флейвор или аромат.

В событии 11 июня 2014 года при столкновении образовался мюон, тяжелый аналог электрона, а значит в момент взаимодействия с детектором нейтрино породившее его было мюонным. В эксперименте была определена энергия, выделившаяся в результате события. Она составила 2,6 +/- 0,3 петаэлектронвольта (10¹⁵ электронвольт), однако не вся энергия была учтена детектором. По словам ученых, энергия породившего его нейтрино примерно втрое больше — от пяти до десяти петаэлектронвольт.

Физикам удалось достаточно точно установить направление, откуда прилетело нейтрино. Погрешность измерения составила при этом менее одного градуса дуги. Однако установить источник частицы не удалось — по данным обсерватории HAWC в той области неба не было замечено интенсивных гамма-всплесков.

IceCube представляет собой блок льда, объемом свыше кубического километра, расположенный под станцией Амундсена-Скотта. Внутри этого блока протянуты 86 гирлянд с высокочувствительными фотодетекторами, регистрирующими голубые вспышки черенковского излучения. Они находятся на глубине от полутора до двух с половиной километров.

Всего было зарегистрировано четыре частицы с энергиями порядка петаэлектронвольт. По традиции, физики коллаборации дают таким высокоэнергетичным событиям имена персонажей «Улицы Сезам». Так, первым двум частицам, обнаруженным еще в 2013 году, дали имена Берта и Эдди. Об обнаружении следующего рекордсмена, Большой Птицы, IceCube сообщил в апреле 2014 года.

По словам Френсиса Халзена, главы эксперимента, теперь данных так много, что присваивать имена каждой частице уже не удается. «Мы находимся в счастливой ситуации, когда Маппетов не хватает. У нас закончились Маппеты» — говорит он. Поэтому имя нового соседа Берта, Эдди и Большой Птицы пока остается неизвестным.