Зарегистрировано самое энергичное нейтрино в истории астрофизики

Краткое содержание

• Исторический рекорд: 13 февраля 2023 года было зарегистрировано сильнейшее нейтрино с уровнем энергии 220 ПэВ (Пета-электронвольт).
• Подводное обнаружение: Обнаружение было сделано телескопом KM3NeT/ARCA, который расположен в глубинах Средиземного моря, недалеко от Сицилии.
• Размер прыжка: Эта конкретная частица превысила предыдущий подтвержденный энергетический рекорд более чем на порядок.
• Источник происхождения: Астрофизики приходят к выводу, что наиболее вероятным источником частицы являются блазары (активные ядра галактик со сверхмассивными черными дырами, которые выбрасывают струи плазмы в сторону Земли).

Самая энергичная «частица-фантом» меняет правила игры в астрофизике

Его наблюдение Вселенная он больше не полагается исключительно на видимый свет или радиоволны. Современная астрофизика основана на так называемых «множественных посланниках», ведущую роль в которых играют нейтрино. Недавно научное сообщество столкнулось с беспрецедентным событием: регистрацией самого энергичного нейтрино, когда-либо обнаруженного человеческими измерительными приборами. Это открытие открывает новые возможности для понимания самых экстремальных явлений Вселенной, таких как активность сверхмассивных черных дыр.

Что такое нейтрино с энергией 220 ПэВ и где оно было зарегистрировано?

13 февраля 2023 года подводный телескоп КМ3Нет/АРКА в Средиземноморье обнаружено энергичное нейтрино 220 ПэВ (Пета-электронвольты). Это самая энергичная «частица-фантом», когда-либо наблюдавшаяся, побившая предыдущий рекорд более чем на порядок.

Чтобы понять величину этой энергии, достаточно учесть, что Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРН ускоряет протоны до энергий порядка 6,8 ТэВ (тераэлектронвольт). Нейтрино, обнаруженное КМ3НеТ было около В 32 000 раз больше энергии, чем у частиц к самому мощному ускорителю на Земле. Нейтрино часто называют «частицами-призраками», поскольку они имеют бесконечно малую массу, не имеют электрического заряда и крайне слабо взаимодействуют с обычной материей. Миллиарды таких частиц проходят через человеческое тело каждую секунду без каких-либо последствий или указаний. Сложность их обнаружения делает наблюдение такого экстремального события огромной задачей. технологический и научные достижения.

Технология телескопа KM3NeT/ARCA в Средиземноморье

КМ3Нет/АРКА представляет собой гигантскую сеть оптических датчиков, погруженную в глубины Средиземного моря, у побережья Сицилии. Он использует огромный объем темной морской воды в качестве средства обнаружения черенковского излучения, которое возникает во время редких взаимодействий нейтрино с молекулами воды.

Когда нейтрино высокой энергии сталкивается с ядром в воде, оно создает вторичные заряженные частицы (например, мюоны). Эти частицы перемещаются через воду со скоростью, превышающей скорость света в этой среде. В результате получается слабый синий свет, известный как черенковское излучение. Высокочувствительные фотоумножители телескопа КМ3НеТ улавливают эти световые конусы, что позволяет ученым с абсолютной точностью рассчитать направление и энергию исходного нейтрино.

Примечательно, что на момент установления рекорда KM3Net работал всего с 21 линией обнаружения, что составляло около 10% его конечной мощности. Тем не менее чувствительности оборудования оказалось достаточно, чтобы уловить сигнал, искажающий данные.

Блазары: сверхмассивная черная дыра как источник

Исследователи после исчерпывающего моделирования считают блазары основным источником этих гиперэнергетических нейтрино. Блазар — это активное галактическое ядро, питаемое сверхмассивной черной дырой, которая выбрасывает струи плазмы со скоростью, близкой к скорости света, прямо в сторону Земли.

ИЛИ новое исследование попытки связать именно это нейтрино с известными космическими явлениями. Когда сигнал был записан, физики сразу же начали искать любую соответствующую электромагнитную активность (гамма-лучи или рентгеновские лучи) с того же направления неба. Отсутствие ясного, единственного электромагнитного источника в тот конкретный момент привело к чрезвычайно интересному выводу.

Ученые предполагают, что нейтрино возникает не в результате одиночной внезапной вспышки, а является частью «диффузного фона». Это означает, что многочисленные блазары по всей Вселенной производят постоянный поток чрезвычайно энергичных частиц. Одна из этих частиц случайно прошла сквозь космос и оказалась прямо у средиземноморского детектора. Если блазары действительно действуют как естественные ускорители частиц такого масштаба, наше понимание механики черных дыр и динамики релятивистских струй должно быть полностью пересмотрено.

Будущее астрономии с несколькими сообщениями

Наблюдение нейтрино с энергией 220 ПэВ — это только начало. Как телескоп КМ3НеТ расширится до своего полного потенциала, его способность охватывать небо – используя нашу планету в качестве щита от космического фонового излучения – увеличится в геометрической прогрессии. Вместе с обсерваторией IceCube в Антарктиде Земля теперь располагает глобальной сетью детекторов, способных триангулировать источники этих призрачных частиц.

Сбор таких данных позволяет физикам проверять теории, которые до сих пор было невозможно подтвердить экспериментально, проливая свет на механизмы работы самых жестоких структур Вселенной.

С разрешения Techgear

Регистрация нейтрино с энергией 220 ПэВ подчеркивает шаг вперед в крупномасштабной инфраструктуре. Тот факт, что сети датчиков в глубинах Средиземного моря, работающей всего на 10% своей мощности, удалось поймать частицу, которая побивает все предыдущие энергетические рекорды, доказывает превосходство европейского научного планирования.

Мультисообщенная астрономия перестает быть просто теоретическим подходом. Черенковские детекторы, такие как KM3NeT, оказываются более эффективными, чем прогнозировалось, гарантируя, что в ближайшие годы мы увидим подтверждение поведения блазаров и извлечения энергии из сверхмассивных черных дыр. Когда KM3NeT достигнет 100% работоспособности, эти данные изменят карты современной астрофизики.