Przełomowe odkrycie podwodnego teleskopu KM3NeT
Neutrino o rekordowej energii 220 petaelektronowoltów – tysięce razy większej niż w eksperymentach CERN – zostało wykryte przez podwodne obserwatorium KM3NeT, umieszczone na dnie Morza Śródziemnego. To odkrycie zmusza naukowców do przemyślenia dotychczasowych modeli produkcji tych tajemniczych cząstek w ekstremalnych warunkach kosmicznych.
Jak informuje międzynarodowy zespół badaczy, w tym polscy naukowcy z AGH oraz CAMK PAN, wyniki analiz opublikowano w lutym w prestiżowym czasopiśmie Nature.
Neutrina – kosmiczni podróżnicy
Neutrina to cząstki niemal nieoddziałujące z materią – mogą przenikać przez galaktyki, gwiazdy, a nawet planety, nie zauważając żadnych przeszkód. Jednak w wyjątkowych przypadkach zdarza się, że neutrino trafi na inny składnik Wszechświata tak blisko, że dochodzi do interakcji. Wówczas powstają inne cząstki, np. miony, które naukowcy mogą wykryć i przeanalizować.
Obserwowanie takich „wypadków” neutrin to klucz do zrozumienia ich pochodzenia i natury. Dlatego badacze budują obserwatoria w najbardziej „niewzruszonych” miejscach na Ziemi – w lodach Antarktydy (IceCube), we wnętrzu gór (Gran Sasso), czy pod ziemią w zbiornikach wodnych (Kamioka). Jednym z takich miejsc jest głębina Morza Śródziemnego, gdzie działa KM3NeT.
Podwodne obserwatorium na tropie rekordowego neutrina
Eksperyment KM3NeT obejmuje m.in. obserwatorium ARCA, położone 3,5 km pod powierzchnią morza w pobliżu Sycylii. Jak tłumaczy dr inż. Piotr Kalaczyński z CAMK i AGH:
„Detektory to zakotwiczone w dnie struny o długości 700 metrów, na których zawieszono czujniki światła. Te fotopowielacze zamieniają światło na sygnał elektryczny”.
Głównym zadaniem tych czujników jest wychwytywanie błysków promieniowania Czerenkowa – światła generowanego przez wysokoenergetyczne cząstki przemieszczające się przez wodę szybciej niż światło w tym ośrodku.
To właśnie takie zjawisko pozwoliło 13 lutego 2023 roku na zarejestrowanie najsilniejszego jak dotąd neutrina, nazwanego technicznie KM3-230213A.
marco kraan nikhef
Co wiadomo o pochodzeniu neutrina?
Według dr. Kalaczyńskiego:
„To coś, co jest rząd czy dwa rzędy wielkości wyżej od neutrin, które do tej pory obserwowaliśmy”.
Oznacza to, że obecne modele produkcji tych cząstek w kosmosie wymagają korekty. Wiadomo natomiast, że neutrino nie pochodziło z naszej Galaktyki.
Naukowcy wskazują dwa możliwe źródła:
- Blazary – aktywne jądra galaktyk, które emitują wysokoenergetyczne cząstki.
- Promieniowanie kosmogeniczne – efekt interakcji ultraenergetycznych protonów z promieniowaniem tła Wszechświata.
km3net
Dźwięki z kosmosu? Nowe podejście do badań
Oprócz światła, zespół KM3NeT bada także dźwięki rejestrowane w wodzie. Hydrofony zainstalowane w obserwatorium mogą odbierać odgłosy delfinów i innych morskich organizmów, ale być może także sygnały związane z oddziaływaniem neutrin.
Czy kosmiczne neutrino może zostawiać po sobie dźwięk? To jedno z pytań, nad którymi pracują polscy naukowcy.
Polacy w międzynarodowym projekcie
W eksperymencie KM3NeT bierze udział 360 badaczy z 21 krajów. Polskę reprezentują eksperci z AGH, CAMK PAN i NCBJ. Projekt jest także częścią programu AstroCeNT – Centrum naukowo-technologiczne astrofizyki cząstek, realizowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej.
Źródło informacji Nauka w Polsce
Rys na głównej stronie: Symulacja pokazująca rejestrację najbardziej energetycznego neutrina w podwodnym teleskopie ARCA. Rozbłyski wypatrzone były przez czujniki unoszące się na 700-metrowych strunach zakotwiczonych w Morzu Śródziemnym. Na ilustracji pokazano, jak duża jest instalacja badawcza w porównaniu z Wieżą Eiffla. Źródło: KM3NeT
Czytaj dalej
Ten temat ma ciąg dalszy
Wybraliśmy teksty, które naturalnie prowadzą czytelnika dalej.
