سعيًا لاكتشاف نيوترينوات غامضة وعالية الطاقة من مناطق بعيدة في الفضاء ، استخدم فريق من علماء الفلك القمر كجزء من نظام تلسكوب مبتكر للبحث. أعطى عملهم نظرة ثاقبة جديدة حول الأصل المحتمل للجسيمات دون الذرية المراوغة ويشير إلى الطريق لفتح رؤية جديدة للكون في المستقبل.
استخدم الفريق معدات إلكترونية ذات أغراض خاصة تم جلبها إلى التلسكوب اللاسلكي للمصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) التابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، واستفاد من أجهزة استقبال الراديو الجديدة الأكثر حساسية والتي تم تركيبها كجزء من مشروع VLA الموسع (EVLA). قبل ملاحظاتهم ، اختبروا نظامهم عن طريق تحليق جهاز إرسال صغير ومتخصص فوق VLA في منطاد هيليوم.
في 200 ساعة من الملاحظات ، لم يكتشف تيد جايجر من جامعة أيوا ومختبر الأبحاث البحرية وروبرت موتيل وكينيث جايلي من جامعة أيوا أيًا من النيوترينوات عالية الطاقة التي بحثوا عنها. وضع هذا النقص في الاكتشاف حدًا جديدًا لكمية هذه الجسيمات القادمة من الفضاء ، وألقى بظلال من الشك على بعض النماذج النظرية لكيفية إنتاج تلك النيوترينوات.
النيوترينوات عبارة عن جسيمات دون ذرية سريعة الحركة بدون شحنة كهربائية تمر بسهولة دون عوائق من خلال المادة العادية. على الرغم من وفرتها في الكون ، إلا أنه من الصعب اكتشافها. استخدمت التجارب للكشف عن النيوترينوات من الشمس وانفجارات السوبرنوفا كميات كبيرة من المواد مثل الماء أو الكلور لالتقاط التفاعلات النادرة للجسيمات مع المادة العادية.
يُفترض أن النيوترينوات فائقة الطاقة التي سعى إليها علماء الفلك تنتج عن النوى النشطة التي تعمل بالثقب الأسود في المجرات البعيدة ؛ انفجارات نجمية هائلة إبادة المادة المظلمة تفاعل جسيمات الأشعة الكونية مع فوتونات الخلفية الكونية الميكروية ؛ تمزق في نسيج الزمكان. وتصادمات النيوترينوات عالية الطاقة مع النيوترينوات منخفضة الطاقة المتبقية من الانفجار العظيم.
لا تستطيع التلسكوبات الراديوية اكتشاف النيوترينوات ، لكن العلماء وجهوا مجموعات من هوائيات VLA حول حافة القمر على أمل رؤية اندفاعات موجزة من موجات الراديو المنبعثة عندما مرت النيوترينوات التي سعوا إليها عبر القمر وتفاعلت مع المواد القمرية. وقد حسبوا أن مثل هذه التفاعلات يجب أن ترسل دفعات راديوية نحو الأرض. تم استخدام هذه التقنية لأول مرة في عام 1995 واستخدمت عدة مرات منذ ذلك الحين ، دون تسجيل أي اكتشافات. كانت أحدث ملاحظات VLA الأكثر حساسية حتى الآن.
قال موتيل: 'لقد حددت ملاحظاتنا حدًا أعلى جديدًا - وهو الأدنى حتى الآن - لكمية نوع النيوترينوات التي كنا نبحث عنها'. وأضاف: 'هذا الحد يلغي بعض النماذج التي اقترحت اندفاعات من هذه النيوترينوات قادمة من هالة مجرة درب التبانة'. وقال العلماء إن اختبار نماذج أخرى سيتطلب ملاحظات بحساسية أكبر.
قال موتيل: 'يمكن تكييف بعض التقنيات التي طورناها لهذه الملاحظات مع الجيل التالي من التلسكوبات الراديوية والمساعدة في عمليات البحث الأكثر حساسية في وقت لاحق'. قال: 'عندما نطور القدرة على اكتشاف هذه الجسيمات ، سنفتح نافذة جديدة لرصد الكون وتعزيز فهمنا للفيزياء الفلكية الأساسية'.
أعلن العلماء عن عملهم في إصدار ديسمبر من مجلة Astroparticle Physics.
مصدر: NRAO