Τα νετρίνα στο IceCube περνούν τη δοκιμασία της κατανομής της «γεύσης» τους

Το IceCube Neutrino Observatory, στο Νότιο Πόλο, είναι ένα μεγάλο σύνολο φωτοανιχνευτών θαμμένων στον πάγο. Το 2013, το όργανο κατέγραψε σήματα από τα υψηλότερης ενέργειας νετρίνα που παρατηρήθηκαν ποτέ. Τώρα, δύο ομάδες ερευνητών υπολόγισαν, ανεξάρτητα, τον τύπο ή τη «γεύση», αυτών των νετρίνων. Σε αντίθεση με προηγούμενη ανάλυση, τα νέα αποτελέσματα είναι συνεπή με αυτά των νετρίνων που προέρχονται από κοσμολογικά μεγάλες αποστάσεις. Για να εξεταστεί η φυσική που λαμβάνει χώρα στις πηγές των νετρίνων πρέπει να αρχίσει περαιτέρω έρευνα

Οι κοσμικοί επιταχυντές, όπως οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες, θα πρέπει να παράγουν νετρίνα υψηλής ενέργειας με μια κατανομή «γεύσης» που αντικατοπτρίζει την υποκείμενη φυσική. Για παράδειγμα, το αποτέλεσμα της διάσπασης του πιονίου είναι ως επί το πλείστον νετρίνα μιονίου και όχι νετρίνα ταυ, όμως υπάρχουν και άλλα σενάρια με διαφορετικές αρχικές κατανομές «γεύσης». Παρόλα αυτά, λόγω της ανάμιξης των νετρίνων, ο λόγος της «γεύσης» αυτών που εκπέμπονται από την πηγή, δεν είναι η ίδιος με αυτόν που παρατηρήθηκε στη Γη. Στην περίπτωση της διάσπασης του πιονίου, ο παρατηρούμενος λόγος των νετρίνων ηλεκτρόνιου:μιόνιου:ταυ πρέπει να είναι περίπου 1:1:1. Άλλα αστροφυσικά σενάρια προβλέπουν διαφορετική αναλογία.

Το IceCube δεν μπορεί να μετρήσει κατά τρόπο αναμφισβήτητο τη «γεύση» των νετρίνων, αλλά το όργανο μπορεί να επισημάνει τα νετρίνα μιονίου και ένα μικρό κλάσμα του νετρίνων ταυ, από την εμφάνιση μεγάλων «ιχνών» στον ανιχνευτή (σε αντίθεση με τους σημειακούς «καταιονισμούς»). Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του οργάνου από το 2010 έως το 2012, ερευνητές που δεν συνδέονται με το IceCube ισχυρίστηκαν ότι ο λόγος «γεύσης», που ταιριάζει καλύτερα, ήταν 1:0:0, δηλαδή, δεν υπάρχουν νετρίνα μιονίου ή ταυ. Αυτό το αναπάντεχο αποτέλεσμα υπονόησε μια εξωτική φυσική, όπως σπάνιες διασπάσεις νετρίνων ή ανάμειξη με άγονα νετρίνα.

Τώρα, οι δύο ομάδες ανάλυσαν ένα μεγαλύτερο σύνολο δεδομένων (που καλύπτει την περίοδο 2010-2013). Το πρώτο έργο, που διενεργήθηκε από τη συνεργασία του IceCube, περιγράφει ένα σύνολο 137 νετρίνων υψηλής ενέργειας (άνω 35 tera-electron-volts). Η ομάδα παρουσιάζει στοιχεία ότι ο αριθμός των ιχνών είναι ασυμβίβαστος με εξωτικές αναλογίες «γεύσης», όπως 1:0:0 και 0:1:0. Μια παρόμοια ανάλυση πραγματοποιήθηκε από τους θεωρητικούς στο Gran Sasso Science Institute της Ιταλίας, στη L’Aquila και στα Gran Sasso Laboratories στο Assergi. Επικεντρώθηκαν σε ένα μεγαλύτερο εύρος ενέργειας (άνω των 60 tera-electron-volts) και βρήκαν ότι η αναλογία των ιχνών είναι συνεπής με αρκετά (μη-εξωτικά) μοντέλα αστροφυσικής. Μελλοντικά δεδομένα και αναλύσεις, που μπορεί να περιλαμβάνουν μια μέθοδο για την παρακολούθηση των ταυ-νετρίνων, τελικά θα μπορούσαν να διακρίνουν αυτά τα διαφορετικά μοντέλα πηγών.

Πηγή: APS

Περισσότερα στο άρθρο: Flavor Ratio of Astrophysical Neutrinos above 35 TeV in IceCube, Phys. Rev. Lett. 114, 171102