Apakah bumi dibombardir secara sama ke segala arah oleh neutrino?

Mungkin sulit diketahui pasti karena neutrino sangat sulit dideteksi, meskipun mereka menembus bumi dalam jumlah yang sangat besar. Tetapi apakah mereka melewati bumi dengan sama dari semua arah atau apakah itu benar-benar tergantung pada peristiwa tertentu di alam semesta. Mungkin saja matahari menghasilkan banyak dari mereka, jadi mungkin di siang hari kita menerima lebih banyak dari mereka di malam hari. Tapi selain radiasi matahari, apakah neutrino datang dari mana-mana? Atau mungkinkah mayoritas dari mereka berasal dari satu arah, dan mungkin bahkan memiliki pengaruh pada pergerakan bumi?

Hanya ada dua jenis sumber neutrino yang "cerah" cukup untuk dideteksi dengan andal. Matahari dan supernova terdekat.

Sumber neutrino matahari adalah fusi nuklir, yang juga merupakan sumber sebagian besar energi bintang. Neutrino juga menyebar ke segala arah, sehingga intensitasnya mengikuti hukum kuadrat terbalik. Jadi jumlah neutrino sebanding dengan kecerahan bintang. Dengan detektor saat ini, tidak ada bintang yang cukup terang untuk diamati kecuali matahari. Bintang-bintang lain memang menghasilkan neutrino, dan neutrino bintang datang dari mana-mana (mungkin lebih banyak dari Bima Sakti) tetapi jumlahnya tidak cukup untuk dideteksi.

Supernova dalam galaksi Bima Sakti dan galaksi di sekitarnya menghasilkan jumlah neutrino yang konyol, dan lonjakan neutrino diamati dari SN1987A, supernova terbaru yang terdekat.

Karena matahari adalah sumber neutrino yang paling terang, Anda mungkin berpikir bahwa Bumi akan memblokir neutrino pada malam hari. Namun, neutrino melewati Bumi hampir tanpa disadari. Bumi transparan terhadap neutrino. Jadi kami mendeteksi sebanyak mungkin neutrino di malam hari seperti pada siang hari.

Satu hal yang pasti, sama sekali tidak ada efek pada rotasi Bumi atau apa pun dari neutrino , mereka hanya lewat begitu saja.

Selain neutrino dari Matahari dan sumber-sumber diskrit lainnya di Semesta (lihat jawaban James), ada juga yang diharapkan menjadi latar belakang neutrino kosmik . Meskipun ini belum terdeteksi (upaya sedang dilakukan), properti yang diharapkan cukup dipahami. Neutrino "dipisahkan" dari alam semesta beberapa detik setelah ledakan besar pada suhu K. Ketika alam semesta mengembang, panjang gelombang de Broglie dari neutrino ini (yang bukan tanpa massa) memanjang dengannya, sehingga neutrino itu diperkirakan memiliki suhu K hari ini. Ada 112 neutrino kosmik ini per sentimeter kubik per rasa neutrino (mungkin 3).$>10^{10}$$<2$

C B dianalogikan dengan latar belakang gelombang mikro kosmik dalam beberapa cara, tetapi (a) belum terdeteksi; (B) itu lebih dingin; (c) karena neutrino memiliki massa kecil tetapi tidak nol, neutrino C B kemungkinan besar tidak bersifat relativistik saat ini.$\nu$$\nu$

Poin terakhir ini penting untuk pertanyaan Anda. Pada skala besar, kita mengharapkan latar belakang neutrino memiliki asimetri karena gerakan Bumi melalui alam semesta sehubungan dengan standar istirahat yang bergerak bersama. Ini persis sama dengan asimetri dipol global yang terlihat pada latar belakang gelombang mikro kosmik. Namun, neutrino non-relativistik juga bersifat anisotropik karena jauh lebih dipengaruhi oleh medan gravitasi. Khususnya mereka harus secara gravitasi terfokus oleh Matahari, sedemikian rupa sehingga Bumi menerima lebih banyak fluks neutrino ketika Bumi "mengungkit" Matahari sehubungan dengan gerakannya sehubungan dengan kerangka istirahat yang bergerak bersama. Ini akan menghasilkan modulasi tahunan dalam amplitudo fluks neutrino non-directional dari beberapa persepuluh persen (Safdi et al. 2014 ) dan mungkin memungkinkan deteksi C B dikonfirmasi.$\nu$

Di atas ini mungkin ada anisotropi lain yang disebabkan oleh percepatan neutrino C B oleh galaksi masif dan gugusan galaksi, yang seharusnya menyebabkannya menjadi lebih tidak homogen dan anisotropik daripada latar belakang gelombang mikro kosmik. Kepadatan berkenaan dengan rata-rata faktor 10 atau lebih mungkin (lihat bagian 2.2 dari Yanagisawa 2014 ), tetapi tergantung pada apa sebenarnya massa neutrino itu.$\nu$