Naukowcy dokonali przełomowego odkrycia – wykryli rekordowo energetyczny neutrin, który przybył do nas z głębokiego kosmosu. To niezwykłe zjawisko miało miejsce 13 lutego 2023 roku, kiedy podwodny teleskop u wybrzeży Sycylii zarejestrował neutrin o energii 220 petaelektronowoltów (PeV). Dla porównania, poprzedni rekordzista miał zaledwie 10 PeV, co czyni to odkrycie absolutnie wyjątkowym.

Neutrina to elementarne cząstki o niemal zerowej masie i braku ładunku elektrycznego. Przenikają przez nasze ciała w miliardach każdego sekundy, lecz ze względu na swoją słabą interakcję z materią niezwykle trudno je wykryć. Wymaga to gigantycznych detektorów wypełnionych wodą lub lodem oraz sieci czułych sensorów rejestrujących subtelne błyski świetlne generowane przez przechodzące neutrina.

Największe źródła wysokoenergetycznych neutrin to potężne zjawiska astrofizyczne, takie jak supernowe i aktywne czarne dziury. Możliwym źródłem rekordowego neutrina może być blazar – supermasywna czarna dziura, emitująca intensywne promieniowanie niemal bezpośrednio w kierunku Ziemi. Istnieje jednak także hipoteza, że wykryta cząstka może być pierwszym w historii neutrinem kosmogenicznym, czyli takim, który powstał w wyniku interakcji promieni kosmicznych z fotonami pozostałymi po Wielkim Wybuchu.

Detekcja miała miejsce dzięki podwodnemu teleskopowi neutrinowemu KM3NeT, znajdującemu się 3450 metrów pod powierzchnią Morza Śródziemnego. Urządzenie składa się z 378 modułów, wyposażonych w 31 czujników światła każdy, które rejestrują charakterystyczne błyski pochodzące z kaskady cząstek generowanych przez neutrina. Podczas detekcji w 2023 roku odnotowano ponad 28 000 fotonów, co świadczy o niezwykłej skali zjawiska.

Naukowcy przeanalizowali potencjalne źródła neutrina, przyglądając się regionowi nieba, z którego pochodziło. Przebadano cztery możliwe scenariusze: źródło w naszej Galaktyce, źródło w pobliskim Wszechświecie, krótkotrwałe zjawisko (np. rozbłysk gamma) lub obiekt z odległej galaktyki. Analiza wykluczyła trzy pierwsze możliwości, co wskazuje, że najbardziej prawdopodobnym źródłem był niezwykle aktywny supermasywny blazar.

W toku badań zidentyfikowano 12 potencjalnych blazarów, które mogły wygenerować neutrin, lecz żaden z nich nie został jednoznacznie potwierdzony jako źródło. Istnieje także możliwość, że cząstka pochodzi z procesu znanego jako produkcja neutrin kosmogenicznych, co oznaczałoby pierwszą w historii detekcję takiego zjawiska.

Ostateczne potwierdzenie źródła neutrina wymaga dalszych badań, lecz jedno jest pewne – rekordowa detekcja otwiera nowy rozdział w badaniach neutrin i kosmicznych ekstremów, przybliżając nas do zrozumienia najpotężniejszych procesów zachodzących we Wszechświecie.

Źródło: Science Alert