Neutrino o najwyższej energii w historii wykryte przez podwodny teleskop
Od dziesięcioleci astrofizycy poszukują wysokoenergetycznych cząstek kosmicznych zwanych neutrinami. Niedawno teleskop zainstalowany pod Morzem Śródziemnym uchwycił neutrino o najwyższej energii zaobserwowanej do tej pory. To przełomowe odkrycie było możliwe dzięki wsparciu pięciu projektów finansowanych przez UE — KM3NET-INFRADEV2, MuSES, MessMapp, UNOS i ChETEC-INFRA(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Pomoże ono naukowcom lepiej zrozumieć najbardziej energetyczne i odległe wydarzenia zachodzące we Wszechświecie. Wysokoenergetyczne neutrino — maleńka cząstka o prawie zerowej masie, która może przechodzić przez całe planety niewykryta i bez przeszkód — zostało uchwycone przez głębinowy teleskop KM3NET (ang. Cubic Kilometre Neutrino Telescope) 13 lutego 2023 roku. Trafnie nazywane cząstką-duchem posiadało energię 220 peta-elektronowoltów (PeV), czyli około 100 milionów miliardów razy więcej niż fotony światła widzialnego i około 30 razy więcej niż najwyższa wykryta do tej pory energia neutrin. Jednak dopiero przeczesywanie danych z miesięcy obserwacji pozwoliło zrozumieć jego znaczenie. „Po raz pierwszy zdałem sobie sprawę z tego, jak bardzo było to spektakularne, gdy spojrzałem na ekran pokazujący zdarzenia” — zauważa Paschal Coyle, badacz we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych, które koordynuje projekt KM3NET-INFRADEV2 i jest partnerem projektu ChETEC-INFRA, w doniesieniu prasowym(odnośnik otworzy się w nowym oknie) na stronie magazynu „Astronomy”. „Miał o wiele więcej fotonów (cząstek światła) niż cokolwiek, co widzieliśmy do tej pory” — dodaje Coyle, który jest współautorem artykułu naukowego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opublikowanego w czasopiśmie Nature. Naukowcy mogli wykryć neutrino o ultrawysokiej energii dzięki niezwykle czułym czujnikom optycznym detektora ARCA w KM3NeT, który jest zainstalowany na głębokości około 3450 metrów w pobliżu wybrzeża włoskiej Sycylii. Teleskop ARCA jest jednym z dwóch detektorów KM3NeT. Drugi, ORCA, znajduje się u wybrzeży Tulonu we Francji.
Łapanie światła
13 lutego detektor ARCA odebrał sygnał pochodzący od przelatującego przez niego mionu o niezwykle wysokiej energii, czyli cząstki subatomowej generowanej przez neutrino. Chociaż rozbłysk światła wywołany przez przemieszczający się przez wodę mion trwał tylko około 2 mikrosekund, teleskop uchwycił fotony z mikroprecyzyjną dokładnością. Oszacowano, że mion miał energię około 120 PeV, co sugeruje, że energia neutrina, które go wytworzyło, była jeszcze wyższa: około 220 PeV. Ten poziom energii i niemal poziomy kierunek ruchu neutrina sprawiają, że zdarzenie to jest szczególnie niezwykłe. Do wytworzenia takiej cząstki potrzebne są ekstremalne warunki kosmiczne, takie jak eksplodująca gwiazda lub supermasywna czarna dziura. „To neutrino zdecydowanie mieści się w zakresie energii, w którym spodziewamy się neutrin kosmogenicznych” — komentuje Coyle. Badanie takiej cząstki może pomóc naukowcom lepiej poznać kosmos. Zespół zidentyfikował szereg aktywnych galaktyk, z których mogła ono pochodzić. Jednak żadna z nich nie została potwierdzona jako źródło, a pochodzenie neutrina pozostaje niepewne. Projekt UNOS (Unifying Neutrino Observatories Searches) zakończył się w 2024 roku. Projekty KM3NET-INFRADEV2 (Towards full implementation of the KM3NeT Research Infrastructure) i ChETEC-INFRA (Chemical Elements as Tracers of the Evolution of the Cosmos – Infrastructures for Nuclear Astrophysics) dobiegną końca w 2025 roku. Natomiast MessMapp (Mapping Highly-Energetic Messengers throughout the Universe) zakończy się w 2026 roku, a MuSES (Multi-messenger Studies of Extragalactic Super-colliders) — w 2029 roku. Więcej informacji: projekt KM3NET-INFRADEV2 projekt MuSES projekt MessMapp projekt UNOS strona internetowa projektu ChETEC-INFRA(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
