Asal sinar kosmik adalah salah satu misteri yang paling berkekalan dalam fizik, dan nampaknya ia akan kekal seperti itu untuk beberapa lama. Salah satu calon terkemuka dari mana datangnya sinar kosmik adalah pecah sinar gamma, dan ahli fizik berharap pengesan Antartika besar yang disebut IceCube Neutrino Observatory akan mengesahkan teori itu. Tetapi pengamatan lebih dari 300 GRB tidak menunjukkan bukti sinar kosmik. Ringkasnya, sinar kosmik bukan seperti yang kita sangka.
Tetapi, sama seperti Thomas Edison yang mengatakan bahawa "setiap percubaan yang salah dibuang adalah langkah maju lagi," ahli fizik melihat penemuan terbaru ini sebagai kemajuan.
"Walaupun kami belum menemukan dari mana sinar kosmik berasal, kami telah mengambil langkah besar untuk menolak salah satu ramalan terkemuka," kata penyelidik utama IceCube dan profesor fizik University of Wisconsin-Madison Francis Halzen.
Sinar kosmik adalah zarah bermuatan elektrik, seperti proton, yang menyerang Bumi dari semua arah, dengan tenaga hingga seratus juta kali lebih tinggi daripada yang dihasilkan dalam pemecut buatan manusia. Keadaan sengit yang diperlukan untuk menghasilkan zarah-zarah bertenaga seperti itu telah memfokuskan minat ahli fizik kepada dua sumber yang berpotensi: lubang hitam besar di pusat galaksi aktif dan letupan sinar gamma (GRB), kilatan sinar gamma yang berkaitan dengan letupan yang sangat bertenaga yang telah diperhatikan di galaksi yang jauh.
IceCube menggunakan neutrino, yang dipercayai menyertai pengeluaran sinar kosmik, untuk meneroka dua teori ini. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam jurnal Nature edisi 19 April, saintis IceCube menggambarkan pencarian neutrino yang dipancarkan dari 300 pecah sinar gamma yang diamati, yang paling baru bertepatan dengan satelit SWIFT dan Fermi, antara Mei 2008 dan April 2010. Anehnya, mereka tidak dijumpai - hasil yang bertentangan dengan ramalan selama 15 tahun dan mencabar salah satu daripada dua teori utama untuk asal sinaran kosmik tenaga tertinggi.
Pengesan mencari tenaga tinggi (teraelectronvolt; 10)12-electronvolt) neutrino, dan dalam makalah mereka pasukan mengatakan bahawa mereka menemui had atas aliran neutrino bertenaga yang berkaitan dengan GRB yang sekurang-kurangnya faktor 3.7 di bawah ramalan. Ini menunjukkan bahawa salah satu GRB bukan satu-satunya sumber sinar kosmik dengan tenaga lebih besar daripada 1018elektronvol, atau kecekapan pengeluaran neutrino jauh lebih rendah daripada yang telah diramalkan. Walau bagaimanapun, para saintis mengatakan, teori kami mengenai pengeluaran sinar kosmik dan neutrino dalam GRB perlu dikaji semula. "Hasil carian neutrino ini penting kerana buat pertama kalinya kami mempunyai instrumen dengan kepekaan yang mencukupi untuk membuka yang baru tetingkap pengeluaran sinar kosmik dan proses dalaman GRB, "kata jurucakap IceCube dan profesor fizik Universiti Maryland, Greg Sullivan. "Ketiadaan neutrino dari GRB yang tidak dijangka telah memaksa penilaian semula teori untuk penghasilan sinar kosmik dan neutrino dalam bola api GRB dan kemungkinan teori bahawa sinar kosmik tenaga tinggi dihasilkan dalam bola api." IceCube adalah pengesan zarah di Kutub Selatan yang mencatat interaksi neutrino yang hampir tidak berjisim. Instrumen memerhatikan neutrino dengan mengesan cahaya biru samar yang dihasilkan dalam interaksi neutrino dalam ais. Neutrinos dapat dengan mudah melalui manusia, dinding, atau seluruh planet, seperti Bumi. Untuk mengesan interaksi mereka yang jarang berlaku, IceCube dibina pada skala yang sangat besar. Satu kilometer padu ais glasial, cukup untuk memenuhi piramid hebat Giza 400 kali, diinstruksikan dengan 5.160 sensor optik yang tertanam hingga kedalaman 2.5 kilometer di dalam ais. GRB, letupan paling kuat di alam semesta, biasanya pertama kali diperhatikan oleh satelit menggunakan X - sinar dan / atau sinar gamma. GRB dilihat sekitar sekali sehari, dan sangat terang sehingga dapat dilihat dari separuh jalan di seluruh Alam Semesta yang kelihatan. Letupan biasanya berlangsung hanya beberapa saat, dan dalam masa yang singkat ini mereka dapat mengatasi semua yang lain di alam semesta. Para saintis mengatakan bahawa pemahaman teori yang lebih baik dan lebih banyak data dari pengesan IceCube yang bersaing akan membantu para saintis lebih memahami misteri pengeluaran sinar kosmik. IceCube saat ini mengumpulkan lebih banyak data dengan alat pengesan yang diselesaikan, dikalibrasi lebih baik, dan lebih difahami. IceCube dikendalikan oleh kerjasama 250 ahli fizik dan jurutera dari Amerika Syarikat, Jerman, Sweden, Belgia, Switzerland, Jepun, Kanada, New Zealand, Australia dan Barbados. Maklumat lebih lanjut mengenai IceCube.
Sumber: IceCube / University of Wisconsin
