Детали открытия

Частица, которая на мгновение промелькнула перед детектором внутри Кубического километрового нейтринного телескопа (KM3NeT) на дне Средиземного моря, является нейтрино с энергией 220 квадриллионов электрон-вольт, что делает ее более чем в 100 раз более энергичной, чем любая из ранее обнаруженных. Ученые не уверены в том, откуда она взялась, но имеют несколько предположений, сообщает 24 Канал со ссылкой на Nature.

Смотрите также Открыта новая форма магнетизма, которая может стать "недостающим звеном" в достижении сверхпроводимости

Траектория и энергия частицы указывают на то, что она, вероятно, происходит от космического луча - субатомных частиц, таких как протоны или электроны, которые были выплюнуты на высокой скорости где-то во Вселенной. Но природа катастрофического события, которое повлекло появление столь энергичной частицы, остается загадкой.

Нейтрино – одна из самых загадочных элементарных частиц. Они не имеют электрического заряда, почти не имеют массы и очень слабо взаимодействуют с материей,
– говорит Роза Конильоне, исследовательница Национального института ядерной физики в Италии.

Эти особые космические посланцы дают нам информацию о механизмах энергетических явлений и позволяют исследовать их в самых отдаленных уголках Вселенной. Каждую секунду около 100 миллиардов нейтрино проходят через каждый квадратный сантиметр вашего тела. Эти крошечные частицы есть везде и образуются в ядерном огне звезд, во время огромных звездных взрывов, при радиоактивном распаде, а также в ускорителях частиц и ядерных реакторах на Земле.

Однако, несмотря на их распространенность, минимальное взаимодействие беззарядных и почти безмассовых частиц с другой материей делает нейтрино невероятно сложными для обнаружения. Многие эксперименты, которые пытались зафиксировать нейтрино, доказали, что наше Солнце подвергает нас постоянной бомбардировке этими частицами. Этот поток, к сожалению, сливается с другими источниками нейтрино, такими как взрывы гигантских звезд, называемых сверхновыми, и маскирует их.

Как ищут нейтрино

Чтобы отфильтровать нейтрино низших энергий и найти их высокоэнергетических родственников, ученые и инженеры строят нейтринный телескоп KM3NeT, который разделен между двумя детекторами: "Исследование астрочастиц с космосом в бездне" (ARCA) и "Исследование колебаний с космосом в бездне" (ORCA). Оба расположены в разных местах на дне Средиземного моря.

Подобно тому, как самолет, летящий быстрее скорости звука, создает звуковой бум, частица, пролетающая сквозь среду, замедляющую свет (например, жидкую или замерзшую воду), создает слабое голубое свечение в своем следе. Наблюдая за этим свечением, ученые могут обнаружить следы побочных продуктов частиц, образующихся после того, как нейтрино попадают в атомное ядро вплотную.

В феврале 2023 года детектор ARCA, расположенный на морском дне в 80 километрах от побережья Портопало-ди-Капо-Пассеро, Сицилия, сделал именно такое открытие. Там, на глубине 3,5 километра под волнами, одна субатомная частица под названием мюон промелькнула сквозь детектор, засветив более трети его датчиков. Отследив угол прохождения этого мюона и проанализировав его энергию, ученые пришли к выводу, что это был побочный продукт космического нейтрино, который был более энергичным, чем любое из когда-либо зарегистрированных.

Непонятно, откуда оно взялось. Исследователи предполагают, что его мог выпустить такой объект, как черная дыра, сверхновая или пульсар. Еще один вариант, что это может быть первое в истории обнаружение "космогенного" нейтрино, которое возникло вследствие столкновения космического луча со светом космического микроволнового фона.

Чтобы найти ответ, ученые продолжат развивать KM3NeT, создавая больший детектор, способный улавливать еще больше этих редких нейтрино, когда они пронизывают нашу планету.