Forskare har upptäckt en högenergi, otroligt liten "spöke" -partikel som kallas en neutrino som flyger genom Antarktisisen och spårade dess ursprung tillbaka till en specifik blazar, meddelade de idag den 12 juli.
Fysiker är mycket glada över detektivarbetet som har berättat för dem om neutrinoens födelseort. Men vad är egentligen en neutrino, och varför spelar det ingen roll var saken kom ifrån?
En neutrino är en subatomär partikel lika liten som en elektron, men utan laddning. Forskare vet att neutrino har en liten massa, men de kan inte fastställa exakt hur lite. Resultatet är att neutrinoer tenderar att ge andra saker den kalla axeln: De interagerar inte mycket med sin omgivning ofta, vilket gör dem svåra för forskare att upptäcka. [Spåra en Neutrino till dess källa: Upptäckten i bilder]
Ändå är de överallt - din kropp plockas av cirka 100 biljoner neutrinoer varje sekund. Och forskare tror att de konstiga partiklarna kan hålla nyckeln till några av de största mysterierna om universum, inklusive varför materien vann över antimateria tidigt efter Big Bang.
"Neutrinos är fantastisk," berättade Kate Scholberg, en partikelfysiker vid Duke University i North Carolina, Space.com. Hon är partisk eftersom hon har tillbringat sin karriär på att studera de små sakerna, men det gör henne inte fel. "Vi måste förstå dem om vi vill förstå allt."
Den nya forskningen är ett litet steg för forskare som hoppas göra just det. Upptäckten började vid IceCube Neutrino Observatory nära Sydpolen i september. Djupt inuti det antarktiska isarket spårade ett rutnät med detektorer vägen för en enda neutrino i 3D.
Vägen var tillräckligt tydlig för att fysikerna kunde följa neutrinoens resa bakåt i en rak linje över universum. På mindre än en minut bad de astronomer runt om i världen att vända sina teleskoper till den regionen av himlen och notera om de såg något spännande. Och det gjorde de verkligen - det fanns en blazar, en massiv källa till högenergiljus som kallas gammastrålar, i exakt samma grannskap, och forskarna kunde bekräfta blazaren som neutrinoens källa.
Processen var möjlig eftersom neutrinoer, som fotoner av ljus, kan korsa extremt stora avstånd i universum i raka linjer utan att dras av kursen. Andra typer av högenergipartiklar kan inte göra det eftersom de laddas. "De kommer förvirrade hit," sa Greg Sullivan, en fysiker vid University of Maryland som arbetar med IceCube Neutrino Observatory och som var inblandad i den nya forskningen, berättade för Space.com. "Vi kan inte spåra dem tillbaka till var de kommer ifrån."
Utmaningen har väckt forskare i ungefär ett sekel, eftersom det betyder att de inte kan identifiera vilken typ av objekt som skapar vilken typ av mycket laddade partiklar. Frustrationen motiverade forskare att öppna IceCube, den enda neutrino-detektorn som är tillräckligt stor för att fånga de otroligt högenergiska partiklarna födda bortom vår galax 2010.
"Neutrinos hade ett löfte om en tid att kunna kartlägga himlen som du skulle göra med ljus men vid högre energier," sade Sullivan. "Vi kan ställa frågor eller försöka svara på frågor som du annars inte kunde."
Neutrinoer med lägre energi utnyttjas redan av astronomer genom ett nätverk som drivs av Scholberg som väntar på att använda en bristning av neutrinoer för att upptäcka nästa kärnkollaps supernova i Vintergatan.
En sådan supernova observerades senast 1987, innan moderna neutrino-detektorer fanns. Men när den nästa exploderar vill Scholberg och hennes kollegor använda neutrino-bristen för att varna astronomer i tid för att fånga ljus signaturen. Neutrinoerna skulle också berätta forskare om vad som hände under evenemanget. "Man kunde faktiskt se att ett svart hål föds i neutrinoerna," sa Scholberg.
Det, som den nya blazarforskningen, skulle vara ett genombrott i vad forskarna kallar multimessengerastronomi, som använder två eller flera olika kategorier av data, som ljusfotoner, neutrinoer och gravitationsvågor. Fler typer av data innebär mer övergripande information om vad som hände.
"Det är som ett stort pussel och vi försöker fylla i bitarna," sade Sullivan. "Genom att se bilden i både olika energier och olika partiklar kan vi verkligen försöka förstå fysiken i vad som händer."
Men Sullivan och hans kollegor nöjer sig inte med att sluta vid dagens tillkännagivande. "Detta är bara det första steget," sade han och tilllade att fysiker hoppas kunna bygga en neutrino detektor ännu större än IceCube. "Vi har mycket mer att lära och se."
