Високо-енергетско космичко неутрино откриено под Средоземното Море

Со помош на опсерваторија длабоко под Средоземното Море во близина на Сицилија, научниците открија сенишна субатомска честичка наречена неутрино која може да се пофали со рекордна енергија во уште еден важен чекор кон разбирање на некои од најкатаклизмичните настани во универзумот.

Истражувачите, дел од Колаборацијата KM3NeT (Кубен километар неутрино телескоп), веруваат дека неутриното дошло надвор од галаксијата Млечен Пат. Идентификуваа 12 супермасивни црни дупки кои активно ја истураат околната материја во центарот на далечните галаксии како можни точки на потекло, иако неутриното можеби настанало од некој друг извор.

KM3NeT се состои од два големи детектори за неутрино на дното на Медитеранот. Еден наречен ARCA – 3.450 метри (2,1 милји) длабоко во близина на Сицилија – е дизајниран да пронајде високоенергетски неутрина. Еден наречен ОРКА – 2.450 метри (1,5 милји) длабоко во близина на Прованса, Франција – е дизајниран да детектира неутрина со ниска енергија.

Новоопишаното неутрино со „ултра-висока енергија“, откриено од ARCA во февруари 2023 година, беше измерено на околу 120 квадрилиони електронволти, единица енергија.

Тоа беше 30 пати „поенергично“ од кое било друго неутрино откриено до сега, квадрилион пати поенергично од честичките на светлината наречени фотони и 10.000 пати поенергично од честичките направени од најголемиот и најмоќниот забрзувач на честички во светот, Големиот хадронски судирач во близина на Женева.

„Тоа е во целосно неистражен регион на енергија“, рече физичарот Пашал Којл од Центарот за физика на честички во Марсеј (CPPM) во Франција, еден од водачите на истражувањето објавено во средата во списанието Nature.

„Енергијата на ова неутрино е исклучителна“, додаде физичарот Аарт Хејбоер од Националниот институт за субатомска физика Никхеф во Холандија, уште еден од истражувачите.

Неутрините им нудат на научниците поинаков начин за проучување на космосот, а не заснован на електромагнетно зрачење – светлина. Многу аспекти на универзумот не можат да се откријат само со помош на светлината.

Неутрините се електрично неутрални, непречени дури и од најсилното магнетно поле и ретко имаат интеракција со материјата. Додека неутрината патуваат низ вселената, тие непречено минуваат низ материјата – ѕвезди, планети или било што друго.

Тоа ги прави „космички гласници“ бидејќи научниците можат да ги следат до нивниот извор, или во Млечниот Пат или преку галаксиите, и на тој начин да научат за некои од најенергетските процеси во космосот.

„Неутрините се честички духови. Тие патуваат низ ѕидовите, низ сè на Земјата и сè до работ на универзумот“, рече Којл. „Неутрините имаат нула полнеж, нулта големина, речиси нула маса и речиси нула интеракција“.

Другите високо-енергетски космички гласници кои се движат низ вселената не се толку сигурни. На пример, патеката на космичките зраци се свиткува од магнетните полиња, така што тие не можат да се следат назад до местото на нивното потекло.

Откривањето на неутрина не е едноставно, бара големи опсерватории лоцирани длабоко под вода или во мраз. Овие медиуми нудат експанзивен и проѕирен волумен каде неутриното што поминува може да стапи во интеракција со честичка, создавајќи блесок на светлина наречена радијација Черенков.

Истражувачите заклучија дека онаа забележана во ARCA – која беше тип на неутрино наречена мион – има космичко потекло врз основа на неговата хоризонтална траекторија и фактот дека поминал низ околу 140 километри низ карпи и морска вода пред да стигне до детекторот.

Детекторите KM3NeT сè уште се во изградба и сè уште не ги достигнале своите целосни можности.
Неутрината се произведуваат преку различни астрофизички процеси на различни енергетски нивоа. На пример, неутрината со ниска енергија се раѓаат во процесите на нуклеарна фузија во ѕвездите.

Високо-енергетските неутрина произлегуваат од судири на честички кои се случуваат во насилни настани како што се црна дупка која лакомо јаде во материја или излив на гама зраци за време на експлозивна смрт на ѕвездите. Тие, исто така, можат да бидат произведени од интеракции помеѓу високоенергетските космички зраци и зрачењето на вселената во позадина.

Студијата за неутрината е сè уште во фаза на формирање.

Зошто е тоа важно? Во основа само се обидуваме да разбереме што се случува во космосот“, рече Хејбер.