Ett av de största mysterierna inom astrofysik dessa dagar är en liten subatomär partikel som kallas neutrino, så liten att den passerar genom materien - atmosfären, våra kroppar, just jorden - utan upptäckt.

Fysiker runt om i världen har i decennier försökt upptäcka neutrinoer, som ständigt bombarderar vår planet och som är lättare än några andra kända subatomära partiklar. Forskare hoppas att genom att fånga neutrinoer, de kan studera dem och förhoppningsvis, förstå var de kommer ifrån och vad de gör.

Men befintliga försök är ofta dyra, och saknar en hel klass av högenergin neutrinoer från några av de längsta sträckorna i rymden.

En ny studie publicerad idag i tidskriften Fysiska granskningsbrev visar, för första gången, ett experiment som kunde upptäcka den klassen neutrinoer med radarekon.

"Dessa neutrinoer är grundläggande partiklar som vi inte förstår, "sa Steven Prohira, huvudförfattare till studien och forskare vid Ohio State University Center for Cosmology and Astroparticle Physics. "Och neutrinoer med ultrahög energi kan berätta om stora delar av universum som vi inte riktigt kan komma åt på något annat sätt. Vi måste ta reda på hur vi ska studera dem, och det är vad detta experiment försöker göra. "

Studien bygger på ett fenomen som kallas en kaskad. Forskare tror att neutriner rör sig genom jorden med nästan ljusets hastighet - miljarder av dem passerar genom dig nu, när du läser detta.

Neutrinoer med högre energi är mer benägna att kollidera med atomer. Dessa kollisioner orsakar en kaskad av laddade partiklar - "som en gigantisk spray, "Sa Prohira. Och kaskaderna är viktiga:Om forskare kan upptäcka kaskaden, de kan upptäcka en neutrino. Neutrinoer med extremt hög energi är så sällsynta att forskare hittills inte har kunnat upptäcka dem.

Forskare har kommit fram till att de bästa platserna att upptäcka neutrinoer är i stora ark avlägsen is:De längsta och mest framgångsrika neutrino-experimenten är i Antarktis. Men de experimenten har hittills inte kunnat upptäcka neutriner med högre energi.

Det är där Prohiras forskning kommer in:Hans team visade, i ett laboratorium, att det är möjligt att upptäcka kaskaden som händer när en neutrino träffar en atom genom att studsa radiovågor från spåret av laddade partiklar som kaskaden lämnar.

För denna studie, de gick till SLAC National Accelerator Laboratory i Kalifornien, sätta upp ett 4 meter långt plastmål för att simulera is i Antarktis, och sprängde målet med en miljard elektroner packade i ett litet gäng för att simulera neutrinoer. (Den totala energin för det elektrongänget, Prohira sa, liknar den totala energin för en högenerginutrino.) Sedan överförde de radiovågor vid plastmålet för att se om vågorna verkligen skulle upptäcka en kaskad. Dom gjorde.

Prohira sa att nästa steg är att ta experimentet till Antarktis, för att se om den kan upptäcka neutriner över en stor volym avlägsen is där.

Radiovågor är den billigaste kända tekniken för att upptäcka neutrinoer, han sa, "vilket är en del av varför det här är så spännande." Radiovågor har använts i sökandet efter neutrinoer med hög energi i cirka 20 år, Sa Prohira. Denna radarteknik kan vara ytterligare ett verktyg i radiovågsverktygslådan för forskare som hoppas kunna studera neutronor med ultrahög energi.

Och att ha en större förståelse för neutrinoer kan hjälpa oss att förstå mer om vår galax och resten av universum.

"Neutrinoer är de enda kända partiklarna som rör sig i raka linjer - de går rakt igenom saker, "sa han." Det finns inga andra partiklar som gör det:Ljuset blockeras. Andra laddade partiklar avböjs i magnetfält. "

När en neutrino skapas någonstans i universum, den färdas i en rak linje, oförändrad.

"Det pekar rakt tillbaka på det som producerade det, "Sa Prohira." Så, det är ett sätt för oss att identifiera och lära oss mer om dessa extremt energiska processer i universum. "