Милен Минев участвал в откриването на източника на високоенергийно неутрино пред MediaBricks.bg

Facebook

Twitter

Linkedin

Reddit

Знаете ли, че всяка секунда през един квадратен сантиметър преминават 65 милиарда неутрина? Или, че шансът едно неутрино, да се сблъска с ядрото на един атом от човешкото тяло е толкова малък, че такова събитие би се случило веднъж на 100 000 години? И защо вече можем да добавим още едно „сетиво“, за изучаване на тайните на Вселената? За всичко това ще ни разкаже Милен Минев в интервю пред MediaBricks.bg. Той е един от българските учени участвали в едно от най-големите съвременни научни открития. Милен ще ни обясни повече за своята работа и какво точно се случи на 22 септември 2017г. в 23:54:30.4 българско време и защо е толкова важно?

На 12 юли бе обявено, че е бил засечен източникът на високоенергийно неутрино. Това е обект извън нашата галактика – блазарът TXS 0506+056.

Милен Минев е оператор на двата 17-метрови телескопа MAGIC и миналата година е имал късмета да „проследи“ неутриното „от близо“. Той е докторант по астрономия при  доц. Евгени Овчаров във ФзФ към СУ. Задно с колегите си от Институт за Ядрени Изследвания и Ядрена Енергетика към БАН Петър Темников, Галина Манева и Мартин Макариев допринасят за това световно откритие.

Какво е неутрино и защо е безопасно да преминава през нас?

Неутриното е елементарна частица без заряд, която почти не взаимодейства с околната среда. Дълго време се е смятало, че е безмасова частица, но днес вече знаем, че има изключително малка маса – под една милионна от масата на електрона. Поради малката си маса и електронеутралността си, неутриното не участва в гравитационните и електромагнитни взаимодействия. Също така неутриното е елементарна частица от семейството на лептоните, тоест то не участва в силните ядрени взаимодействия. Единственото му взаимодействие в природата се осъществява чрез слабото ядрено взаимодействие – механизъм предизвикващ радиоактивно разпадане в атомните ядра. Неутрино се образува при различни видове радиоактивен разпад, при ядрени реакции, като тези в ядрата на звездите, при избухване на свръхнови или при бомбардирането на атоми с ускорени снопове от частици или космически лъчи. Всяка секунда през един квадратен сантиметър преминават 65 милиарда неутрина. Въпреки това неутриното е напълно безопасно за нас поради слабото си взаимодействие. Вероятността едно неутрино, да се сблъска с ядрото на един атом от човешкото тяло е толкова малка, че такова събитие би се случило веднъж на 100 000 години.

Защо до сега е било трудно да се засече от къде е дошло?

Неутриното, известно още като „призрачната частица“, е една от най-трудните частици за детектиране. Най-големият детектор предназначен за лов на неутрино е IceCube, разположен на Южния Полюс. Той представлява система от над 5000 оптични сензора, поставени в обем от един кубичен километър в Арктическата ледена покривка. За да бъде засечено едно неутрино от IceCube, то трябва да се сблъска с атомно ядро от ледената обвивка. При това взаимодействие се поражда така нареченото Черенково лъчение, което впоследствие се регистрира от оптичните детектори. От интензитета и времето на регистриране на Черенковото лъчение в отделните детектори, чрез математически модели и компютърни симулации, се установяват енергията и посоката на регистрираното неутрино. На ден се засичат около 200 неутрина, но повечето от тях са нискоенергетични, което означава, че са се образували при взаимодействието на космически лъчи със земната атмосфера. От 2010-та година до сега са регистрирани няколко стотин неутрина, идващи от всички посоки на небето. Тяхната посока е определена със сравнително добра точност, но нито едно неутрино не е било свързано с астрофизичен обект наблюдаван от други обсерватории по света. На 22 септември 2017г. за първи път неутрино е засечено от вече известен обект извън нашата галактика – блазарът TXS 0506+056.

Кои са източниците на неутриното?

До 2013г. единствените известни космически източници на неутрино са били нашата звезда – Слънцето и свръхновата 1987А. След стартирането на IceCube през 2010г., след няколко години наблюдения се установява, че има равномерно разпределен поток от високоенергетични неутрина, идващ от всички посоки на небето. Тяхната енергия е милиони пъти по-голяма от енергията на неутриното идващо от Слънцето. Това озадачава учените. Създава се теория, според която високоенергетичното неутрино се излъчва от галактики с активни ядра. Активните галактични ядра представляват свръхмасивни черни дупки, които поглъщат вещество. При тези процеси се отделя мощно излъчване в целия електромагнитен спектър и се ускоряват заредени частици до много високи енергии. Ако тези частици са протони или атомни ядра, при взаимодействие с околната среда, могат да се излъчат неутрино и високоенергетични гама-фотони. Неутриното регистрирано от блазара TXS 0506+056 потвърждава тази теория и носи ценна информация за произхода на високоенергетичните неутрина във Веселената.

Кога е било „заловено“ на Земята и къде?

Точният момент на регистриране на неутриното от IceCube е 22 септември 2017г. 23:54:30.4 българско време. Само няколко минути по-късно софтуерът за автоматичен анализ на данните сигнализира, че е засечено необичайно събитие. Изпратен е сигнал с координатите до космическия телескоп за нискоенергетични гама-наблюдения Fermi-LAT. Оказва се, че координатите съвпадат с вече известния гама-източник – блазарът TXS 0506+056, но той показва необичайно висока активност спрямо предишни наблюдения с Fermi-LAT. В наблюденията се включват и наземните телескопи MAGIC (два 17-метрови телескопа), разположени на Канарските острови. Чрез тях се  изследват високоенргетични гама-лъчи. Благодарение на MAGIC, за първи път се регистрира толкова високоенергетично лъчение от този източник. Вероятността неутриното да идва от друг източник от тази посока и в същото време да се наблюдава необичайно висока активност в гама-диапазона е нищожна. Това потвърждава, че източникът на неутриното е именно TXS 0506+056. В следващите дни се организират наблюдения и с други наземни телескопи в останалите области на електромагнитния спектър – видима, инфрачервена, радио. Чрез тези наблюдения ще се проследят промените при различните дължини на вълните и ще помогнат за разбирането на физичните процеси, които протичат в източника.

Защо учените са толкова въодушевени от това откритие и наистина ли променя (надгражда) астрономията?

Тъй като раждането на неутрино винаги е свързано с взаимодействия на протони, тези наблюдения могат да помогнат за разрешаването на една дългогодишна мистерия – неизвестният произход на космическите лъчи, открити от физика Виктор Хес през 1912г. Космическите лъчи са съставени предимно от високоенергетични протони и тези неутринни наблюдения на блазри ни казват, че в активните галактични ядра протоните могат да се ускорят достатъчно и точно те са едни от източниците на космическа радиация. За разлика от фотоните и неутриното, които пътуват по права линия през Вселената, положително заредените протони се отклоняват от магнитните полета в пространството и поради това източниците на космически лъчи са толкова трудни за откриване. Все още остават много въпроси за процесите протичащи в активните галактични ядра и за механизмът способен да ускори протоните достатъчно, за да се родят заедно високоенергетично неутрино и гама-фотони. Но вече към наблюденията в електромагнитния спектър и гравитационни вълни, можем да добавим още едно „сетиво“, за изучаване на тайните на Вселената – неутринни наблюдения.

Вие сте един от българите, които са били част от екипа, който е „проследил“ неутриното. В какво се изразява вашата работа и има ли и други наши учени, които са спомогнали на това откритие?

Аз работя към проекта MAGIC. Всяка година давам дежурства, като оператор на двата 17-метрови телескопа и миналата година имах късмета да „проследя“ неутриното „от близо“. Работата на оператора е да се грижи за техниката и протичането на наблюдателния процес. Имаме предварително зададен наблюдателен график, който трябва да следим стриктно. Има събития обаче, които са с по-голям приоритет от стандартните обекти в графика. Такива например са: гама-избухвания, засечени от орбитални телескопи; гравитационни вълни, засечени от детекторите LIGO и VIRGO; неутрино, засечено от IceCube. MAGIC са най-бързо насочващите се телескопи на Земята. За 30 секунди могат да се насочат до всяка една точка на небето. Това ги прави изключително ценни за науката, тъй като те са единствения инструмент, който може да изследва най-високоенергетичното лъчение възникнало в първите секунди след детектирането на дадено събитие. В продължение на седмица наблюдавахме „неутринния блазар“ и проследихме промяната в интензитета на високоенергетичните гама-лъчи. Другите учени от българския екип към MAGIC, спомогнали откритието са: Петър Темников, Галина Манева и Мартин Макариев. С тях разработваме нов метод за обработване на данните получени от MAGIC и подобряване на определянето на енергия на гама-фотони.