En neutrino med mere energi, end vi nogensinde har set før, blev hentet af en detektor på gulvet i Middelhavet, og det ser ud til at have en fjern kosmisk oprindelse
En del af KM3Net Neutrino Detector på havbunden
En chokerende kraftig neutrino, der rev gennem en ny partikeldetektor i Middelhavet, har overrasket fysikere, og det kunne være et første fristende glimt af nogle af universets mest kataklysmiske begivenheder, såsom fusion af supermassive sorte huller.
Neutrinoer, sommetider benævnt ”spøgelsespartikler”, interagerer næppe med de fleste stoffer, fordi de er næsten masseløse og ikke har nogen elektrisk ladning. Dette betyder, at neutrino-detektorer typisk inkorporerer store mængder tæt stof, såsom vand eller is, i håb om, at en kraftig neutrino kan banke i et atom og producere et brusebad af partikler, der afslører fortællingstegn på dens eksistens.
Damien Dornic i Center for Particle Physics of Marseille i Frankrig og hans kolleger har gjort netop det, og opdaget den mest energiske neutrino, der nogensinde er set. Holdet brugte det kubiske kilometer neutrino -teleskop (KM3Net), et par detektorarrays i bunden af Middelhavet, der hentede neutrinoen den 13. februar 2023. Detektoren var kun 10 procent komplet på det tidspunkt, så det tog Dornic og hans team overrasket.
”Først var vi forvirrede,” siger han. ”Da vi indså mere og mere, at denne begivenhed virkelig er usædvanlig, var vi virkelig begejstrede.”
Signalet så lovende ud og viste sig som en næsten vandret lys linje i detektoren. Forskerne mener, at dette blev skabt af små, elektronlignende partikler kaldet muoner, der blev produceret i kølvandet på, at neutrinoen smækkede gennem detektoren og gav lys, som KM3Net’s detektorer kunne hente.
Da forskerne først tentativt annoncerede resultatet i 2024, beregner de stadig den nøjagtige energi i partiklen. ”De var tydeligt overrasket over, at de har set noget denne høje energi, så deres simuleringer af neutrinoer gik ikke så højt i energi endnu, de havde ikke forventet at se noget denne energiske,” siger Morgan Wascko på University of Oxford .
For at bekræfte resultatet måtte forskerne først omhyggeligt redegøre for virkningerne af andre kilder, der kunne tænde deres detektorer, såsom neutrinoer produceret, når de ladede partikler fra rummet, kaldet kosmiske stråler, Strike Earths atmosfære. Sådanne signaler antages at antallet af højere energneutrinoer fra mere fjerne kosmiske kilder med en milliard til en.
Nu har de beregnet, at neutrinoen havde en energi på 120 Peta-Electron Volts (PEV). Dette er omkring 10 gange højere end den forrige rekordholder, opdaget af IceCube Neutrino -observatoriet i Antarktis. Dette PEV -energisortiment er også tusinder af gange mere end de mest energiske partikler, der er produceret på Accelerators på Jorden, såsom den store Hadron Collider på CERN.
Detektering af sådanne højenergi-neutrinoer kan give os unik indsigt i begivenhederne, der producerer dem, såsom sorte huller, der akkreterer stof eller supernova-eksplosioner, som selv afgiver kosmiske stråler, der producerer neutrinoer, som de er lavet. ”Kosmiske stråler er tiltalt, og vi mister det meste af deres oprindelige formationssted, når de krydser det interstellære rum, men neutrinoerne vil pege lige tilbage,” siger Wascko.
Dornic siger, at i dette tilfælde fører efter neutrino -ryggen til en relativt stor plads af plads, hvilket gør det vanskeligt at finde en nøjagtig kilde, men planlagte forbedringer af teleskopet skulle give dem mulighed for fremtid.
Tur
Cern og Mont Blanc, Dark and Frozen Matter: Schweiz og Frankrig
7. oktober 2025
6 dage dage