భూమి కంటే పాతైన నక్షత్రాల నుండి కాంతిని సంగ్రహించే భూగర్భ డిటెక్టర్

విశ్వంలో సర్వ పురాతన కాంతి

ఒక భారీ నక్షత్రం న్యూట్రాన్ నక్షత్రం లేదా నల్ల రంధ్రంలో కూలిపోయినప్పుడు, ఇది న్యూట్రినోల యొక్క విస్ఫోటనాన్ని విడుదల చేస్తుంది, ఆ తీవ్రతకు ఎంత కూటమిలో ఉన్న గెలాక్సీలో నక్షత్ర విస్ఫోటనం లక్ష కోటి కాంతి-సంవత్సరాల జరిపి నుండి గ్రహణీయ సంకేతాలను పంపగలదు. 1987 లో Large Magellanic Cloud — మన సమీపపు గెలాక్సీ కొన్ని 168,000 కాంతి-సంవత్సరాల దూరంలో ఉంది — నుండి సూపర్‌నోవా నుండి న్యూట్రినోల గ్రహణం astrophysics లో ఒక నిర్ణీత క్షణం, విశ్వం యొక్క చాలా హింసాత్మక ఈవెంట్‌లలో ఒకటిపై పరిశీలన యొక్క నవీన చిట్టా తెరిచింది.

కానీ వ్యక్తిగత సమీపస్థ సూపర్‌నోవాలు చాలా అరుదు. నక్షత్ర మరణాలు చాలా విస్తృత రకానికి, విశ్వం యొక్క సర్వ 13.8-బిలియన్-సంవత్సర చరిత్ర అంతటా సంభవించాయి. వారి వ్యక్తిగత న్యూట్రినో విస్ఫోటనాలు, cosmic సమయం మరియు ఖాళీ భర కుదిరిన, విశ్వం భర వ్యాపించిన స్ఫటిక న్యూట్రినోల నేపథ్యం ఉత్పన్నం చేసిందు — మసకబారిన, అన్ని దిశల నుండి వస్తూ, మరియు నిర్మాణ నిర్మాణ యొక్క చాలా తొలియైన యుగాల నుండి వర్తమానం వరకు నక్షత్ర మరణం యొక్క సంపూర్ణ చరిత్ర గురించిన సమాచారం నిర్వహణ చేసిన.

ఈ విస్తృత సూపర్‌నోవా నేపథ్య రేడియేషన్ దశాబ్దాలుగా సిద్ధాంతపరంగా అంచనా వేయబడింది. దానిని కనుగొనడం neutrino astrophysics యొక్క తరువాత గొప్ప లక్ష్యం, మరియు గహన భూగర్భ డిటెక్టర్‌ల ఒక నవీన ప్రజన్మ దానిని సాధించటానికి హోల్డింగ్ సరిపోతుంది.

సాంకేతిక సవాలు

విస్తృత సూపర్‌నోవా నేపథ్యం గ్రహణం అసాధారణంగా కష్టమైనది. అందులో చేర్చిన న్యూట్రినోలు నిమ్న-శక్తిని కలిగి ఉంటాయి — కొన్ని MeV యొక్క పరిధిలో — మరియు డిటెక్టర్ పదార్థం యొక్క ఆయిస్‌కు దీపక టన్‌ల యొక్క ఉదాహరణ కంటే ఎన్నో సంవత్సరానికి కొన్ని ఘటనల రేటుపై వస్తాయి. ఈ జెన్యూయిన్ astrophysical సంకేతాలను reactor న్యూట్రినోలు, atmospheric న్యూట్రినోలు, మరియు డిటెక్టర్ మధ్య రేడియోధర్మక క్షయ ద్వారా నిర్మిత నేపథ్యాల నుండి వేరుచేయడం నిర్మిత డిటెక్టర్‌ల అవసరం, cosmic కిరణ నేపథ్యాల నుండి రక్షణ కోసం గభీరంగా భూగర్భ కాపబడిన.

Japan లోని Super-Kamiokande డిటెక్టర్ ఈ శోధనలో గ్లోబల్ లీడర్. డిటెక్టర్ యొక్క నీటి వాల్యూమ్‌లో gadolinium కలిపిన ఇటీవల అపగ్రేడ్‌లు — ఇది inverse beta decay ఈవెంట్‌లలో ఉత్పన్నమైన న్యూట్రాన్‌లను గుర్తించే సామర్థ్యాన్ని నాటకీయంగా మెరుపుగా చేస్తుంది — సంకేతాన్ని చూసే సంబంధం తగినంత సూక్ష్మతకు డిటెక్టర్‌ని అందించింది. అపగ్రేడ్‌చేసిన డిటెక్టర్ నుండి ప్రారంభ డేటా ఆశించిన సంకేతానికి సంబంధం కలిగిన చమత్కారమైన ఆర్లీ సూచనలను ప్రదర్శించింది, అయితే ఖచ్చితమైన గ్రహణ చర్చ కోసం సరిపోయినంత గణాంక నిర్ణయానికి ఇంకా తీరలేదు.

గ్రహణం ఏమి బహిరంగ చేస్తుంది

విస్తృత సూపర్‌నోవా నేపథ్యం యొక్క నిశ్చయాత్మక గ్రహణం అనేక ముఖ్యమైన భౌతిక కొలతలను దిస్తుంది. సంకేతం యొక్క సంపూర్ణ తీవ్రత cosmic సూపర్‌నోవా రేటును పరిమితం చేస్తుంది — cosmic చరిత్రలో యూనిట్ వాల్యూమ్ ప్రతిదానికి ఎన్ని నక్షత్ర మరణాలు సంభవించాయి. గ్రహించిన న్యూట్రినోల శక్తి స్పెక్ట్రమ్ వాటిని ఉత్పన్నం చేసిన నక్షత్ర కూలిపోయిన యొక్క సగటు లక్షణాల గురించిన సమాచారం సరిపరచుతుంది: సగటు progenitor ద్రవ్యరాశి, సగటు కూలిపోయిన డైనమిక్‌లు, మరియు కూలిపోయిన నల్ల రంధ్రం వర్సెస్ న్యూట్రాన్ నక్షత్రం ఉత్పన్నం చేసే భిన్నం.

ఈ కొలతలు నక్షత్ర భౌతికశాస్త్రం, cosmology, మరియు మూలకాల నిర్మాణ సంబంధించిన ఎటువంటి ప్రశ్నలపై దూరం చేస్తాయి. సూపర్‌నోవాలు విశ్వంలో చాలా భారీ మూలకాల యొక్క ప్రధాన నిర్మాణ — ఇనుము, నికెల్, మరియు నక్షత్ర nucleosynthesis లో సంశ్లేషణ చేసిన మరియు సూపర్‌నోవా విస్ఫోటనాల్లో చెదరిన మూలకాల సంపూర్ణ సిరీజ్. గతంలో సూపర్‌నోవాల రేటు మరియు లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడం galactic రసాయన పరిణామం నమూనాలను పరిమితం చేస్తుంది మరియు చివరికి మన వంటి గ్రహ వ్యవస్థలను సాధ్యమైనదిచేసిన పరిస్థితుల cosmic చరిత్ర పరిమితం చేస్తుంది.

డిటెక్టర్‌ల అందువాటి ప్రజన్మ

Super-Kamiokande యొక్క వారసుడు, Hyper-Kamiokande — అదే Japan గనిలో ప్రస్తుతం నిర్మాణం చేసిన సర్వ తెలుపు పెద్ద డిటెక్టర్ — కార్యకలాపాలను ప్రారంభించిన సంవత్సరాల్లో అత్యధిక-విశ్వాస గ్రహణానికి సాధారణ సూక్ష్మత కలిగి ఉంటుంది. United States లో Deep Underground Neutrino Experiment, నిరంతర argon సాంకేతికతను ఉపయోగిస్తూ, నీటి-ఆధారిత డిటెక్టర్‌లను వేరు సూక్ష్మత లక్షణాలతో ప్రసంగ చేస్తుంది, నిర్దిష్టంగా స్పెక్ట్రమ్ యొక్క నిమ్న-శక్తి భాగానికి.

సమానంగా, ఈ సాధనాలు neutrino astrophysics సామర్థ్యంలో నిజమైన దశ మార్పుని పోషక చేస్తాయి. విస్తృత సూపర్‌నోవా నేపథ్యం ఆశించిన విధంగా గ్రహించినట్లయితే, ఇది cosmic సమయం భర భారీ నక్షత్ర మరణం యొక్క సమన్విత చరిత్ర యొక్క మొదటి ప్రత్యక్ష కొలత అవుతుంది — భూమి ఉనికిలో రాకముందు యుగాల నుండి సమీప యుగాల నుండి నక్షత్ర హింస యొక్క cosmic సంచయ, ఇప్పుడు కొండల క్రిందకు ఖోదిన సాధనాల ద్వారా కనిపిస్తుంది, ఇది విశ్వం యొక్క చాలా హింసాత్మక ఈవెంట్‌ల యొక్క నిరంతర ఎకోలను వినటానికి సంస్థాపించబడింది.

ఈ వ్యాసం Space.com ద్వారా రిపోర్టింగ్‌పై ఆధారపడింది. అసలు వ్యాసం చదవండి.