Un „mesager cosmic”: A fost detectat un misterios „neutrino de foarte înaltă energie” venit din afara galaxiei noastre

Un detector gigant de pe fundul Mediteranei a detectat trecerea unei particule cu o energie inedită. Această descoperire marchează un progres semnificativ în înțelegerea fenomenelor de energie extremă din Univers, cum ar fi găurile negre, exploziile de raze gamma și supernovele, scrie BFM TV.

O galaxie foarte, foarte îndepărtată. CNRS vorbește despre „cutremur” și o „nouă fereastră spre Univers”. Un neutrino (particulă foarte prezentă în Univers, n.r.) cu o energie de treizeci de ori mai mare decât toate cele înregistrate vreodată pe Pământ a fost detectat pe fundul Mediteranei, potrivit unui studiu publicat miercurea aceasta, 12 februarie, în revista Nature.

Aceasta este particula cu cea mai mare energie dintre toate particulele elementare. Și ar trebui să contribuie semnificativ la înțelegerea fenomenelor extreme din Univers.

Această descoperire „sfidează modelele astrofizice actuale”, scrie CNRS într-un comunicat de presă.

Deși originea acestei particule inedite nu a fost încă identificată, oamenii de știință sunt siguri că ea nu provine din galaxia noastră.

Călătorește în linie dreaptă prin Univers

Particulă elementară abundentă în Univers, dar evazivă, neutrino, așa cum sugerează și numele său, nu are sarcină electrică și aproape nicio masă: este de un milion de ori mai mică decât un electron. De fapt, este cea mai ușoară dintre particulele masive cunoscute. În plus, interacționează slab cu materia.

Neutrinii prezintă un interes deosebit pentru oamenii de știință deoarece sunt „mesageri cosmici speciali”, explică Rosa Coniglione, cercetător la Institutul Italian de Fizică Nucleară, într-un comunicat de presă care însoțește publicarea studiului.

Cele mai violente evenimente din Univers – cum ar fi explozia unei supernove, fuziunea a două stele neutronice sau activitatea din jurul găurilor negre supermasive – generează așa-numiții neutrini „de energie ultraînaltă”.

Deoarece aceste particule interacționează foarte puțin cu materia, ele pot scăpa din zonele dense și haotice care le-au produs și pot călători apoi în linie dreaptă prin Univers. Acest lucru oferă informații neprețuite despre fenomenele astrofizice care le-au dat naștere, informații care sunt inaccesibile prin metode mai convenționale.

„Pentru a exemplifica, dacă am dori să oprim jumătate din neutrinii care vin spre noi, ar trebui să construim un zid de plumb gros de nouă mii de miliarde de kilometri”, explică Sonia El Hedri, astrofizician la CNRS, într-o înregistrare video.

Două locuri importante pentru detectarea lor în Marea Mediterană

Aceste particule „fantomă” sunt extrem de dificil de detectat. Potrivit CNRS, 60 de miliarde de neutrini trec prin fiecare centimetru pătrat al Pământului în fiecare secundă, fără să lase cea mai mică urmă.

Pentru a prinde oricare dintre ele în zbor, este nevoie de un volum uriaș de apă – cel puțin un kilometru cub, echivalentul a 400.000 de piscine olimpice. Acesta este motivul pentru care Mediterana găzduiește Telescopul de neutrini KM3NeT.

Încă în construcție, acesta este răspândit pe două situri: ARCA, dedicat astronomiei de înaltă energie, la o adâncime de 3.450 de metri în largul coastei Siciliei (Italia), și ORCA, optimizat pentru studiul proprietăților fundamentale ale neutrinului, la o adâncime de 2.450 de metri în largul coastei Toulon (Franța).

 

We’re extremely happy that the news is finally out!

See here a visualization of the highest energy neutrino ever observed which triggered more than 35% of the active light sensors in our KM3NeT detector
#KM3NeT_UHE #RecordNeutrino

Full paper: https://t.co/SxLcAj7Z5e pic.twitter.com/N2mwThSHhO

— KM3NeT Neutrino (@km3net) February 12, 2025

Cabluri lungi de câteva sute de metri și echipate cu fotomultiplicatoare capabile să amplifice cantități foarte mici de lumină sunt ancorate de fundul mării la intervale regulate.

„Avantajul apei este că, atunci când neutrinii interacționează cu materia, produc particule încărcate electric. Iar dacă aceste particule călătoresc suficient de repede printr-un mediu, ele pot provoca emiterea de lumină”, explică Sonia El Hedri. Acesta este cunoscut sub numele de efectul Cherenkov.

„Datorită transparenței sale, apa este un mediu deosebit de potrivit pentru detectarea acestui efect”, adaugă astrofizicianul.

Energie fără precedent

La 13 februarie 2023, un muon, un electron greu produs de un neutrino, „a trecut prin întregul detector ARCA, inducând semnale în mai mult de o treime din senzorii activi”, potrivit KM3NeT, o colaborare de 350 de oameni de știință din 21 de țări.

La originea sa, neutrino a avut o energie de 220 petaelectronvolți (PeV), adică 200 de milioane de miliarde de electronvolți. O cifră colosală, care nu a mai fost observată niciodată pe Pământ.

„Este aproximativ energia unei mingi de ping-pong care cade de la o înălțime de un metru”, dar conținută “într-o singură particulă elementară”, a explicat Aart Heijboer, profesor la Netherlands Institute of Subatomic Physics (Nikhef) și membru al KM3NeT în cadrul unei conferințe de presă.

Doar că o minge de ping-pong este formată din mii de miliarde de molecule, în timp ce aceasta este o singură particulă elementară care transportă aceeași cantitate de energie.

Producerea unei astfel de particule ar necesita un accelerator „în jurul Pământului, la distanța sateliților geostaționari”, a adăugat Paschal Coyle, director de cercetare CNRS la Centre de Physique des Particles din Marsilia.

Înțelegerea evoluției Universului

„Gaură neagră ascunsă în inima unei galaxii? Explozie de raze gamma? Supernovă?”, s-a întrebat miercuri CNRS.

Cu un nivel de energie atât de ridicat, originea neutrinului nu poate fi decât cosmică. Distanța evenimentului care l-a produs „este necunoscută”, dar „ceea ce suntem destul de siguri este că nu provine din galaxia noastră”, a subliniat Damien Dornic, cercetător la CPPM.

Astrofizicienii au identificat doisprezece blazari, surse extreme de radiații care accelerează neîncetat particule alimentate de găuri negre masive.

Aceasta ar putea fi, de asemenea, prima detectare a unui neutrino „cosmogenic”, rezultat din „o interacțiune a razelor cosmice ultraenergetice cu fotonii din fondul cosmic intergalactic”, a explicat Rosa Coniglione.

Acest lucru ne-ar putea ajuta să înțelegem „compoziția acestor raze cosmice” și „evoluția Universului”.

„În momentul în care a avut loc acest eveniment, sistemul nostru de avertizare cu neutrini era încă în curs de dezvoltare”, a menționat Aart Heijboer. Până la sfârșitul anului, în cazul unei noi detectări, o alertă va fi trimisă în câteva secunde „tuturor telescoapelor din lume, astfel încât acestea să se poată îndrepta în acea direcție” a cerului și să caute o sursă.