Детектор на дъното на Средиземно море е уловил неутрино с рекордно висока енергия – то е с извънгалактически произход

Подводната обсерватория за неутрино KM3NeT, която се изгражда в Европа съобщи за първото си уникално откритие. Детекторите на обекта регистрираха неутрино с рекордно висока енергия – с един порядък, ако не и повече от всичко, което е било регистрирано досега. Изследването на сигналите от детекторите показа, че това „супернеутрино“ е с извънгалактически произход. Няма точна връзка с конкретни обекти, но има някои улики.

Регистрирането на неутрино е изключително трудно. Тези частици взаимодействат слабо с материята – толкова незначително, че по едно време дори бяха разглеждани като кандидати за тъмна материя.

Колкото по-висока е енергията на неутриното, толкова по-малък е шансът то да бъде засечено. Единствената причина, поради която тези частици все още се откриват е техният невъобразимо голям брой. След фотоните неутриното е втората най-масова частица във Вселената. В този случай статистиката е всичко. Въпросното неутрино е засечено от детекторите KM3NeT на 13 февруари 2023 година. През цялото това време учените анализират сигнала, за да се уверят, че няма грешка, а сега можем да възстановим приблизителния ход на събитията.

Неутриното е родено извън нашата галактика. Реконструкцията на данните ни позволи да определим района на небето, откъдето е дошло то. Сега се наблюдават 12 блазара – активни галактически ядра (черни дупки), чиито струи са насочени почти директно към Земята.

Неутрино с толкова високи енергии може да възникне както по време на най-ярките процеси в такива обекти, така и по време на струите космически лъчи, пътуващи към Земята.

Мистериозното неутрино ударило Земята под лек ъгъл и след като преминало през земната кора, реагирало с материята. В резултат на взаимодействието неутриното се разпаднало, произвеждайки, наред с други неща високоенергиен мюон. Последният продължил движението си и преминавайки през масива от детектори на неутрино обсерваторията KM3NeT бил регистриран от значителна част от тях. Първите детектори дори били претоварени от неочаквано високата енергия на мюона.

Енергията на мюона е между 60 и 230 PeV (пета-електронволта). Енергията на неутриното, което го е предизвикало, трябва да е била в диапазона 120-220 PeV или дори по-висока. Досега регистрираните най-енергийни неутрино не са надвишавали 10 PeV. „Неутриното“, което е пристигнало от космоса, е надминало всички известни досега резултати за тези частици поне с един порядък и е било 10 000 пъти по-мощно, отколкото може да се получи в днешните земни ускорители.

Това откритие подчертава значението на обсерваторията KM3NeT, която в момента се изгражда. В момента тя е завършена само на 10%, но вече предоставя невероятно продуктивен опит за науката. В окончателния си вид обсерваторията ще се състои от два сензорни масива: на дълбочина 2,5 километра от брега на Сицилия (ORCA) и на 3,5 километра от брега на Франция (ARCA). Когато започне да функционира напълно, тя ще ускори значително изследванията на неутриното, предоставяйки мощен инструмент за изследване на тайните на Вселената.