Υποατομικό σωματίδιο που καταρρίπτει ρεκόρ ανιχνεύθηκε στον βυθό της Μεσογείου

Υποβρύχια συστοιχία ανιχνευτών που λειτουργεί στον βυθό της Μεσογείου έξω από τη Σικελία κατέγραψε το πιο ενεργητικό νετρίνο που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα, ένα σημαντικό βήμα για την κατανόηση ορισμένων από τα πιο βίαια φαινόμενα στο Σύμπαν.

Το εξαιρετικά υψηλό επίπεδο ενέργειας, 30 φορές μεγαλύτερο από το προηγούμενο ρεκόρ, μαρτυρά ότι σωματίδιο ότι προήλθε από άλλο γαλαξία. Οι ερευνητές που υπογράφουν τη μελέτη στο περιοδικό Nature αναγνώρισαν 12 γιγάντιες μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών που θα μπορούσαν δυνητικά να είναι η πηγή.

Το σωματίδιο καταγράφηκε από το Τηλεσκόπιο Νετρίνων Κυβικού Χιλιομέτρου (KM3NeT), μια σειρά από αλυσίδες με γυάλινους ανιχνευτές που υψώνονται κάθετα από τον βυθό της Σικελίας σε βάθος 3.450 μέτρων. Μια δεύτερη συστοιχία βρίσκεται έξω από την Προβηγκία της Γαλλίας για την καταγραφή νετρίνων χαμηλότερης ενέργειας.

Δεδομένου ότι το σύστημα δεν έχει ακόμα ολοκληρωθεί, οι ερευνητές ελπίζουν σε μεγαλύτερες επιτυχίες στο μέλλον.

Προσομοίωση που δείχνει το νετρίνο να ενεργοποιεί μια σειρά από ανιχνευτές στην υδάτινη στήλη (CNRS; KM3NeT Collaboration)

Υποατομικά φαντάσματα

Τα νετρίνα είναι φευγαλέα υποατομικά σωματίδια που παράγονται από πυρηνικές αντιδράσεις, όπως οι αντιδράσεις σύντηξης στην καρδιά των άστρων.

Είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, έχουν εξαιρετικά μικρή μάζα, δεν επηρεάζονται από τα μαγνητικά πεδία και σπάνια καταδέχονται να αλληλεπιδράσουν με την ύλη. Κάθε δευτερόλεπτο, τρισεκατομμύρια νετρίνα που προέρχονται από τον Ήλιο διαπερνούν το ανθρώπινο σώμα και ολόκληρη τη Γη χωρίς να συναντούν αντίσταση.

«Τα νετρίνα είναι σωματίδια-φαντάσματα» σχολίασε στο Reuters ο Πασκάλ Κόιλ του Κέντρου Σωματιδιακής Φυσικής της Μασαλίας, συνεπικεφαλής της μελέτης. «Είναι ό,τι πλησιέστερο στο τίποτα, κι όμως αποτελούν το κλειδί για την πλήρη κατανόηση του Σύμπαντος».

Ο λόγος είναι ότι, σε αντίθεση με το φως, τα νετρίνα δεν επηρεάζονται από φυσικά εμπόδια ή ηλεκτρομαγνητικά πεδία που βρίσκουν στην πορεία τους. Αυτό σημαίνει ότι η διαδρομή τους μπορεί δυνητικά να ιχνηλατηθεί και να αποκαλύψει νέα στοιχεία για την πηγή τους.

Αν και κανείς δεν είναι ακόμα βέβαιος, νετρίνα υψηλής ενέργειας πιστεύεται ότι παράγονται από το υλικό που περιδινίζεται γύρω από μεγάλες μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών, ή από εκλάμψεις ακτίνων γάμμα που συνοδεύουν τον εκρηκτικό θάνατο μεγάλων άστρων. Μια άλλη πηγή δεν αποκλείεται να είναι οι συγκρούσεις κοσμικών ακτίνων με την ακτινοβολία υποβάθρου του Σύμπαντος.

Το τελευταίο επίτευγμα είναι ένα βήμα προόδου στην προσπάθεια των φυσικών να αξιοποιήσουν τα νετρίνα για την παρατήρηση του Σύμπαντος.

«Ανοίξαμε ένα νέο ενεργειακό παράθυρο στο Σύμπαν» σχολίασε στο Science ο Κόιλ, ο συνεπικεφαλής της μελέτης. «Είναι η πρώτη φορά που η αστρονομία είναι εφικτή σε αυτά τα επίπεδα ενέργειας» είπε.

Οι ανιχνευτές του παρατηρητηρίου είναι κλεισμένοι σε υδατοστεγείς γυάλινες σφαίρες (Reuters)

Ρεκόρ ενέργειας

Το σωματίδιο της μελέτης είχε ενέργεια 120 PeV, ή 120 τετράκις εκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ, μετέφερε δηλαδή ένα τετράκις εκατομμύρια φορές περισσότερη ενέργεια από ένα φωτόνιο και 10.000 φορές μεγαλύτερη σε σχέση με τα πιο ενεργητικά σωματίδια που παράγει ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων του CERN.

Το νετρίνο ταξίδευε σχεδόν παράλληλα με την επιφάνεια της Γης και πέρασε μέσα από τον χερσαίο όγκο της Σικελίας, καθώς και μέσα από δεκάδες χιλιόμετρα νερού, πριν φτάσει στον ανιχνευτή.΄

Δυστυχής, το σύστημα που θα επέτρεπε έναν καλύτερο υπολογισμό της διαδρομής, και άρα της προέλευσης, του σωματιδίου, δεν είχε ακόμα εγκατασταθεί στο υποβρύχιο παρατηρητήριο.

Όταν το KM3NeT κατέγραψε το συγκεκριμένο νετρίνο διέθετε μόνο 21 αλυσίδες από ανιχνευτές. Έκτοτε έχει αποκτήσει ακόμα 12 με την προοπτική να φτάσει τις 230 αλυσίδες.

Το παρατηρητήριο θα μπορεί έτσι να καταγράφει περισσότερα νετρίνα και με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Θα μπορούσε έτσι να ανοίξει ένα νέο παράθυρο στο Σύμπαν.