Σε ένα πρωτοφανές ορόσημο για την αστροφυσική, το τηλεσκόπιο νετρίνων ενός κυβικού χιλιομέτρου (KM3NeT), που βρίσκεται στα βάθη της θάλασσας, ανίχνευσε ένα νετρίνο με εκτιμώμενη ενέργεια περίπου 220 πεταηλεκτροβόλτ (PeV), ισοδύναμο με 220 εκατομμύρια δισεκατομμύρια ηλεκτροβόλτ.
Αυτό το εξαιρετικό γεγονός, που εντοπίστηκε στις 13 Φεβρουαρίου 2023 από τον ανιχνευτή KM3NeT ARCA, έχει ονομαστεί KM3-230213A και έχει γίνει το πιο ενεργητικό νετρίνο που έχει καταγραφεί ποτέ. Η ανακάλυψή του παρέχει την πρώτη άμεση απόδειξη της ύπαρξης τέτοιων υπερ-υψηλής ενέργειας νετρίνων στο Σύμπαν.
Η σημασία της ανακάλυψης
Η επίσημη ανακοίνωση αυτής της ανακάλυψης δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, έπειτα από μια προσεκτική και παρατεταμένη ανάλυση των πειραματικών δεδομένων που διεξήχθη από τη διεθνή συνεργασία KM3NeT. Το ανιχνευθέν γεγονός έχει αναγνωριστεί ως ένα μιόνιο που διέσχισε ολόκληρο τον ανιχνευτή, αφήνοντας ένα σήμα σε περισσότερους από το ένα τρίτο των ενεργών αισθητήρων.
Ο ρόλος των Νετρίνων
Ο Δρ. Paschal Coyle, εκπρόσωπος της KM3NeT κατά τη διάρκεια της ανίχνευσης και ερευνητής στο Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας (CNRS) στη Γαλλία, τόνισε τη σημασία της ανακάλυψης: «Η KM3NeT έχει αρχίσει να εξερευνά μια περιοχή ενέργειας και ευαισθησίας όπου τα ανιχνευθέντα νετρίνα θα μπορούσαν να προέρχονται από ακραία αστροφυσικά φαινόμενα. Η ανίχνευση ενός νετρίνου με εκατοντάδες PeV ανοίγει ένα νέο κεφάλαιο στην αστρονομία νετρίνων και μας προσφέρει ένα πρωτοφανές παρατηρησιακό παράθυρο στο Σύμπαν».
Η προέλευση των υψηλής ενέργειας Νετρίνων
Ο υψηλής ενέργειας κόσμος είναι το σκηνικό καταστροφικών γεγονότων όπως η συσσώρευση υπερμαζικών μαύρων τρυπών στα κέντρα των γαλαξιών, οι εκρήξεις σουπερνόβα και οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα – διεργασίες που δεν έχουν ακόμη πλήρως κατανοηθεί. Αυτές οι κοσμικές πηγές μπορούν να λειτουργήσουν ως φυσικοί επιταχυντές σωματιδίων, παράγοντας κοσμικές ακτίνες που, όταν αλληλεπιδρούν με ύλη ή ακτινοβολία κοντά στην προέλευσή τους, παράγουν νετρίνα και φωτόνια.
Ένας σύγχρονος ανιχνευτής στα βάθη της θάλασσας
Παρά το γεγονός ότι είναι το δεύτερο πιο άφθονο σωματίδιο στο Σύμπαν, μετά τα φωτόνια, τα νετρίνα είναι εξαιρετικά δύσκολα στην ανίχνευση λόγω της αδύναμης αλληλεπίδρασής τους με την ύλη. Ως εκ τούτου, απαιτούνται κολοσσιαία τηλεσκόπια. Το KM3NeT, που βρίσκεται υπό κατασκευή, είναι μια τεράστια υποβρύχια υποδομή που διανέμεται σε δύο ανιχνευτές: ARCA και ORCA.
Το μέλλον της αστρονομίας νευτρίνων
Ο ανιχνευτής KM3NeT/ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) είναι σχεδιασμένος για να μελετά υπερ-υψηλής ενέργειας νετρίνα και τις κοσμικές τους πηγές.
Βρίσκεται σε βάθος 3.450 μέτρων, περίπου 80 χιλιόμετρα από την ακτή της Σικελίας και αποτελείται από μονάδες ανίχνευσης ύψους 700 μέτρων. Η αντίστοιχη μονάδα, KM3NeT/ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), είναι βελτιστοποιημένη για την ανάλυση θεμελιωδών ιδιοτήτων των νετρίνων και βρίσκεται σε βάθος 2.450 μέτρων, περίπου 40 χιλιόμετρα από την ακτή του Τουλόν, στη Γαλλία.
Ο μηχανικός Miles Lindsey Clark, τεχνικός διευθυντής του έργου κατά τη διάρκεια της ανίχνευσης και ερευνητής στο Εργαστήριο Αστροσωματιδίων και Κοσμολογίας του CNRS στη Γαλλία, τόνισε την κλίμακα της συλλογικής προσπάθειας: «Η κλίμακα του KM3NeT και η ακραία τοποθεσία του στα βάθη της Μεσογείου αντικατοπτρίζουν την εξαιρετική προσπάθεια που απαιτείται για την προώθηση της αστρονομίας νετρίνων και της σωματιδιακής φυσικής».
Η ανακάλυψη αυτού του νετρίνου θα μπορούσε να σηματοδοτήσει την αρχή μιας νέας εποχής στην κοσμική εξερεύνηση. Οι μελλοντικές παρατηρήσεις θα επικεντρωθούν στην ανίχνευση παρόμοιων γεγονότων για να αποκαλύψουν την προέλευση αυτών των κοσμικών αγγελιαφόρων και να επεκτείνουν τους ορίζοντες της πολυ-αγγελιαφόρου αστρονομίας, όπως αναλύει ο Guillermo Carvajal.