Первое сверхвысокоэнергетическое нейтрино: прорыв в астрономии

13 февраля 2023 года международная команда исследователей зафиксировала событие, которое может перевернуть представления о Вселенной. Детектор ARCA, являющийся частью глубоководного нейтринного телескопа KM3NeT, обнаружил уникальную частицу — нейтрино с рекордной энергией 220 ПэВ (петтаэлектронвольт). Это открытие стало первым прямым доказательством существования столь мощных нейтрино и укрепило теорию о космических ускорителях невероятной силы.

Уникальное событие KM3-230213A

Обнаруженное явление получило название KM3-230213A. Оно было идентифицировано как мюон — элементарная частица, образовавшаяся в результате взаимодействия нейтрино с материей вблизи детектора. Сигналы, зафиксированные более чем третью чувствительных сенсоров, позволили ученым убедительно доказать внеземное происхождение этой частицы.

По словам Паскаля Койла, представителя KM3NeT и научного сотрудника CNRS, «это открытие открывает новую главу в нейтринной астрономии, позволяя изучать экстремальные астрофизические процессы, ранее недоступные наблюдению».

Тайны космических ускорителей

Космические лучи — потоки частиц, порождаемых самыми мощными процессами во Вселенной. Среди них выделяются катастрофические явления, такие как взрывы сверхновых, аккреция вещества сверхмассивными черными дырами и гамма-всплески. Однако источники самых энергичных частиц до сих пор остаются загадкой.

Когда космические лучи взаимодействуют с окружающей средой, они могут генерировать нейтрино и фотоны. Некоторые нейтрино, называемые космогенными, формируются при столкновениях частиц с реликтовым фоновым излучением — древним светом, оставшимся после Большого взрыва. Обнаружение сверхвысокоэнергетических нейтрино, таких как KM3-230213A, может помочь разгадать, откуда они приходят.

KM3NeT: глаз во глубине океана

Детектор KM3NeT — одна из самых амбициозных научных установок современности. Расположенный на глубине 3450 метров у берегов Сицилии, он использует морскую воду как среду для регистрации взаимодействий нейтрино. Его оптические модули фиксируют черенковское излучение — слабый голубоватый свет, возникающий при прохождении заряженных частиц через воду.

KM3NeT состоит из двух отдельных детекторов:

• ARCA — ориентирован на поиск астрофизических нейтрино сверхвысоких энергий.
• ORCA — предназначен для изучения фундаментальных свойств нейтрино.

Каждый детектор оснащен сотнями высокочувствительных фотоумножителей, позволяющих фиксировать мельчайшие вспышки света.

Будущее нейтринной астрономии

Несмотря на важность открытия, одного события недостаточно для окончательных выводов. Ученые продолжат поиски новых подобных явлений, чтобы уточнить природу происхождения сверхэнергетических нейтрино. Расширение KM3NeT и новые методы обработки данных повысят точность измерений и позволят заглянуть еще дальше в глубины космоса.

Проект KM3NeT объединяет более 360 исследователей из 68 научных институтов по всему миру. Их совместная работа направлена на то, чтобы раскрыть тайны Вселенной и приблизиться к разгадке механизмов, управляющих самыми мощными процессами в космосе.

Это открытие — только начало новой эры в астрофизике. Впереди нас ждут еще более удивительные находки, которые помогут понять, как устроена наша Вселенная.