Διάψευση των θεωριών για τις κοσμικές ακτίνες έκανε το παρατηρητήριο νετρίνων IceCube

Οι επιστήμονες νόμιζαν ότι ήξεραν από πού προέρχονται τα πιο ενεργητικά σωματίδια στο Σύμπαν, οι λεγόμενες κοσμικές ακτίνες ενέργειας 10¹⁸ eV. Τώρα, όμως, ένας ανιχνευτής νετρίνων που λειτουργεί μέσα στους πάγους της Ανταρκτικής διαψεύδει τη θεωρία που ήθελε τις κοσμικές ακτίνες να πηγάζουν από νεογέννητες μαύρες τρύπες ή άστρα νετρονίων.

Η προέλευση των κοσμικών ακτίνων που «βομβαρδίζουν» συνεχώς τη Γη παραμένει άγνωστη καθώς πείραμα με τηλεσκόπιο νετρίνων καταρρίπτει τις ισχύουσες θεωρίες

Οι κοσμικές ακτίνες στην πραγματικότητα δεν είναι «ακτίνες», αλλά πρωτόνια ή πυρήνες ατόμων που κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και ξεπερνούν κατά εκατοντάδες φορές την ενέργεια των σωματιδίων στους ισχυρότερους επιταχυντές του κόσμου.

Δύο είναι οι πηγές από τις οποίες πιστεύεται ότι μπορεί να πηγάζουν αυτά τα σωματίδια: τα υλικά που επιταχύνονται σε ακραίες ταχύτητες καθώς πέφτουν μέσα στις μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών· και οι λεγόμενες εκλάμψεις ακτίνων γάμμα (GRB), εκρήξεις τόσο μεγάλης ισχύος ώστε μπορούν να απελευθερώσουν σε λίγα δευτερόλεπτα την ενέργεια που θα απελευθερώσει ο Ήλιος σε όλη τη διάρκεια της ζωής του.

Οι εκλάμψεις αυτές είναι πίδακες ακτίνων γ, ακτίνων Χ και ορατού φωτός, οι οποίοι πιστεύεται, χωρίς αυτό να είναι βέβαιο, ότι εκπέμπονται από τους πόλους γερασμένων άστρων καθώς καταρρέουν κάτω από το ίδιο τους το βάρος και μετατρέπονται σε μαύρες τρύπες ή άστρα νετρονίων.

Άφαντα νετρίνα

Αν οι εκλάμψεις ακτίνων γ παρήγαγαν πράγματι τις κοσμικές ακτίνες, θα έπρεπε να απελευθερώνουν ταυτόχρονα και νετρίνα, σωματίδια που κινούνται με την ταχύτητα του φωτός και διαπερνούν ολόκληρους πλανήτες χωρίς να γίνονται αντιληπτά.

Η ανίχνευση νετρίνων τα οποία φτάνουν στη Γη ταυτόχρονα με την ακτινοβολία των εκλάμψεων θα ήταν σημαντικό επιχείρημα υπέρ της θεωρίας.

Αυτό ακριβώς προσπάθησαν να κάνουν οι ερευνητές του IceCube («παγάκι»), ενός ανιχνευτή νετρίνων που έχει εγκατασταθεί στην Ανταρκτική. Το γιγάντιο σύστημα περιλαμβάνει 5.000 αισθητήρες, οι οποίοι παρακολουθούν ένα κυβικό χιλιόμετρο πάγου (ένα μεγάλο παγάκι) και καταγράφουν τις λάμψεις που εκπέμπονται στις σπάνιες περιπτώσεις που τα νετρίνα καταδέχονται να αλληλεπιδράσουν με τον πάγο.

Οι ερευνητές αναζήτησαν νετρίνα που θα εμφανίζονταν ταυτόχρονα με τα φωτόνια (το φως) των εκλάμψεων. Από τον Μάιο του 2009 μέχρι τον Μάιο του 2010, δορυφορικά παρατηρητήρια είχαν καταγράψει 190 GRB.

Όμως το IceCube δεν ανίχνευσε νετρίνα σε καμία από αυτές τις περιπτώσεις.

Ο αποκλεισμός μιας θεωρίας

Ο Francis Halzen,επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύεται στο Nature, δηλώνει βέβαιος για τη σημασία του πειράματος: «Η υπόθεση ότι οι GRB είναι η πηγή των κοσμικών ακτίνων βασικά αποκλείεται. «Αφήσαμε τους μισούς θεωρητικούς [φυσικούς] χωρίς δουλειά» σχολιάζει.

Με τις εκτιμήσεις του συμφώνησαν εξάλλου κι άλλοι συνάδελφοί του.

Αυτό σημαίνει ότι το μυστήριο των κοσμικών ακτίνων περιπλέκεται. Το ενδιαφέρον θα εστιαστεί τώρα στους λεγόμενους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες, δηλαδή τις γειτονιές όπου κρύβονται μαύρες τρύπες ακραίας μάζας, ικανές να επιταχύνουν σωματίδια στις ακραίες ταχύτητες των κοσμικών ακτίνων.