Niewiarygodne odkrycie neutrino spoza galaktyki
Fizycy zlokalizowali neutrino o energii około 30 razy większej niż jakiekolwiek wcześniej zarejestrowane. Przypuszczają, że może to być pierwsza obserwacja rzadkiej cząstki powstałej z interakcji z najstarszym światłem, które możemy zobaczyć.
Detektor u wybrzeży Malty rejestruje cząstkę
Neutrino zostało zarejestrowane przez detektor zlokalizowany u wybrzeży Malty w Morzu Śródziemnym. To elementarna cząstka poruszająca się niemal z prędkością światła, która bardzo rzadko wchodzi w interakcje z innymi formami materii. Energia tego neutrino sugeruje, że pochodzi ono spoza naszej galaktyki. Fizycy podejrzewają, że jego źródłem mogą być ekstremalne zjawiska astrofizyczne lub rzadkie interakcje z kosmicznym mikrofalowym tłem – najstarszym widocznym światłem we Wszechświecie.
Analiza i interpretacja wyników
Wykrycie miało miejsce 13 lutego 2023 roku, jednak naukowcy potrzebowali czasu na przetworzenie i analizę danych, by określić tożsamość cząstki oraz możliwe jej pochodzenie.
Neutrina są jednymi z najbardziej intrygujących cząstek w naszym wszechświecie, co skłania państwa do inwestowania miliardów dolarów w eksperymenty zdolne do ich wykrycia. W tym celu powstał eksperyment Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) prowadzony w USA w głębokości około 1 kilometra pod ziemią.
Wydajność i znaczenie Cubic Kilometre Neutrino Telescope
Nowo opisane wykrycie zostało zrealizowane przez Teleskop Neutrinowy o Objętości Jednego Kilometra Sześciennego (KM3NeT), składający się z dwóch detektorów cząstek zatopionych w Morzu Śródziemnym na głębokości około 3,45 km i 2,45 km. W tych miejscach optyczne moduły na dnie morskim wykrywają niezwykle słabe światło, które jest generowane, gdy neutriny wchodzą w interakcję i tworzą naładowane cząstki.
Wyniki badań i ich implikacje
Zespół naukowców zarejestrował przejście mionu przez detektor w lutym 2023 roku. Było to spektakularne zdarzenie, które uruchomiło sygnały w ponad jednej trzeciej czujników detektora. Ze względu na trajektorię i energię cząstki naukowcy sądzą, że mion pochodził od kosmicznego, a nie atmosferycznego, neutrino wchodzącego w interakcję w pobliżu detektora.
Energetyczny fenomen i możliwości przyszłych badań
Z obliczeń zespołu wynika, że mion miał energię około 120 petaelektronowoltów (PeV), gdzie jeden PeV to 1 kwadrylion elektronowoltów. Neutrino, które wygenerowało mion, przypuszczalnie miało jeszcze większą energię – 220 PeV. To aż 30 000 razy więcej niż energia protonów w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN – najpotężniejszym akceleratorze cząstek na Ziemi.
Według Paschala Coyle’a z eksperymentu KM3NeT i badacza w Centre National de la Recherche Scientifique we Francji, „Cała ta energia jest zawarta w jednej elementarnej punktowej cząstce”.
Odkrycie otwierające nowe horyzonty w badaniach kosmicznych
Neutrina są wyjątkowo trudne do wykrycia. Według Obserwatorium Neutrinowego IceCube około 100 bilionów tych cząstek przelatuje przez twoje ciało każdą sekundę. Mimo że są niezwykle liczne, prawie nie wchodzą w interakcje z materią, co czyni je trudnymi do zarejestrowania.
Najpewniej neutrina pochodzą spoza naszej galaktyki, a ich dokładne pochodzenie jest niejasne. Możliwe źródła to blazary – aktywne jądra galaktyk emitujące dżety cząstek elementarnych z prędkościami zbliżonymi do prędkości światła.
W przyszłości, jak sugerują badacze, prawdopodobne jest zwiększenie precyzji ich lokalizacji oraz być może potwierdzenie kosmogenicznego pochodzenia neutrino, co czyniłoby z tego odkrycia pierwszy tego rodzaju przypadek.
