Pod hladinou Stredozemného mora sa vo februári 2023 odohrala udalosť, ktorá prepisuje učebnice fyziky. Detektor KM3NeT zachytil signál neutrína s energiou neuveriteľných 220 petaelektrónvoltov, čo je viac než dvadsaťnásobok dovtedajšieho rekordu 10 PeV.

Po mesiacoch dôkladného preverovania je dnes jasné, že nejde o chybu či náhodu, ale o reálne zachytenie častice, ktorá pravdepodobne prekonala polovicu vesmíru, aby zasiahla Zem. Na tému upozornil portál Science Alert.

Sú všadeprítomné

Neutrína, známe ako „častice duchov“, sú prítomné úplne všade. Miliardy z nich prelietajú každú sekundu tvojim telom bez toho, aby si si to všimol. Nemajú elektrický náboj, majú takmer nulovú hmotnosť a len veľmi zriedka reagujú s inými časticami. Práve táto nepolapiteľnosť z nich robí jednu z najväčších výziev modernej astrofyziky.

Niekedy sa však stane, že neutríno narazí do inej častice, čím vznikne sprška častíc vrátane miónov a fotónov, teda svetelných častíc, ktoré dokáže špeciálny detektor zaznamenať. KM3NeT, umiestnený 3 450 metrov pod hladinou mora v absolútnej tme, je navrhnutý práve na to.

Neutrína sú hojne produkované fúznymi procesmi vo vesmíre, napríklad vo vnútri Slnka. Tento obrázok ukazuje slnko v takzvanom „neutrínovom svetle“ pozorovanom za pomoci neutrínového detektora Super-Kamiokande v Japonsku. Zdroj: Kamioka Observatory, ICRR, University of Tokyo

Udalosť s označením KM3-230213A priniesla vzor svetla, ktorý dokonale zodpovedá prechodu relativistickej častice – najpravdepodobnejšie miónu – cez detektor. Tím z KM3NeT uvádza, že najlogickejším vysvetlením je vznik miónu pri interakcii astrofyzikálneho neutrína v blízkosti detektora.

Vzhľadom na to, že iné observatóriá ako IceCube alebo Pierre Auger, fungujúce už viac než desať rokov, nikdy nič podobne energetické nezachytili, bolo potrebné preveriť, či môže ísť o prvý takýto zaznamenaný prípad. Pravdepodobnosť, že jediným zachyteným neutrínom s takouto energiou je práve toto z KM3NeT, vyšla síce len na jedno percento, no neprotirečí to žiadnym iným meraniam.

Pôvod je otvorený

Tento extrémny úlovok zapadá do širšieho obrazu štúdia neutrín – jeho zaradenie do databázy vedie k lepšej zhode predpovedí o ich správaní a energetickom rozložení. Otázkou zostáva, či ide o výsledok bežných kozmických procesov, alebo signál novej, doteraz neznámej zložky produkcie neutrín. Tá by mohla vznikať buď pri interakcii kozmických lúčov s kozmickým mikrovlnným pozadím – reliktovým žiarením z obdobia 13,8 miliardy rokov dozadu – alebo z nového typu astrofyzikálnych objektov, ktoré emitujú neutrína s extrémnymi energiami.

Pôvod KM3-230213A zatiaľ zostáva otvorený. Vedci zvažujú, že by mohlo ísť o dôsledok výbuchu hviezdy sprevádzaného gama zábleskom, aktivitu extrémneho jadra galaxie alebo interakciu s pozostatkom prvotného žiarenia. Jedno je však podľa nich veľmi pravdepodobné – neutríno k nám neprišlo z našej Mliečnej cesty. Jeho cesta teda musela začať vo veľmi vzdialenom a extrémnom kúte vesmíru. Aktuálne sa tím snaží spresniť jeho dráhu, aby sa priblížil k určeniu presného zdroja.

„KM3-230213A otvorilo nové okno do astronómie ultra-vysokoenergetických neutrín. Naša analýza je prvým pokusom skombinovať pozorovania viacerých teleskopov naprieč širokým energetickým rozsahom, čo predstavuje najlepšiu šancu získať poznatky o najextrémnejších objektoch vo vesmíre,“ zhrnula situáciu spolupráca KM3NeT.

Čítajte viac z kategórie: Novinky