Открито е най-енергийното неутрино в историята

Подводната обсерватория ARCA регистрира уникално събитие.

На дъното на Средиземно море обсерватория, която все още е в процес на изграждане, регистрира неутриното с най-висока енергия, регистрирано някога. Тези свръхенергийни неутрино – малки субатомни частици, движещи се с почти скоростта на светлината – се появяват едва от около десетилетие и се смята, че предвещават най-катастрофалните събития във Вселената, като например избухването на свръхмасивни черни дупки в далечни галактики.

Откриването на това неутрино беше сензация по време на конференцията „Неутрино 2024“ в Милано, Италия. Физикът Жоао Коельо, говорейки в самия край на своята лекция, обяви откритието, с което изненада научната общност.

Неутриното бе открито от обсерваторията Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss (ARCA), разположена на дълбочина 3500 метра край бреговете на Сицилия. Тази обсерватория е част от проекта Cubic Kilometre Neutrino Telescope (KM3NeT), който включва и детекторна мрежа край бреговете на Тулон, Франция. Проектът се подкрепя от няколко европейски държави, както и от Мароко, Южна Африка, Австралия, Грузия, Китай и ОАЕ.

ARCA събира данни от средата на 2010 г. и понастоящем се състои от 28 детекторни вериги, които се планира да бъдат разширени до 230 до 2028 г. Всяка от тях е дълга 800 метра и има 18 детектора, които могат да улавят дори слаби светлинни проблясъци.

По-голямата част от светлината, която ARCA улавя, идва от високоенергийните космически лъчи, които се сблъскват със земната атмосфера и създават каскади от заредени частици. Тези частици могат да изминат километри във водата, оставяйки след себе си слабите светлинни проблясъци, които ARCA улавя.

Неутриното може свободно да преминава през Земята, а каскадите от частици, които създава, могат да идват от всяка посока. Така че, когато ARCA засече хоризонтално или възходящо движение на частиците, най-вероятно става дума за неутрино, а не за космически лъчи. За най-високоенергийните неутрино обаче Земята действа като бариера, което улеснява разграничаването им от космическите лъчи.

По време на презентацията си Коелю каза, че повече от една трета от сензорите на ARCA са регистрирали светлинни проблясъци, съответстващи на преминаването на мюон, причинено от неутрино, идващо под ъгъл около един градус под хоризонта. Частицата вероятно е имала енергия от десетки петаелектронволта, което я прави най-енергийната частица, засичана някога.

Продължава изграждането на други обсерватории, способни да улавят такива високоенергийни неутрино. Сред тях са проекти в Канада и Юта. Доскоро само обсерваторията IceCube в Антарктида можеше да улавя такива частици, което прави откриването с много по-малката ARCA още по-значимо събитие. Това е едно сериозно постижение в областта на физиката.