W lutym 2023 roku naukowcy dokonali bezprecedensowego odkrycia: cząstka o niespotykanej dotąd energii – tzw. „cząstka widmo” – uderzyła w Ziemię, ustanawiając absolutny rekord energetyczny. Detektor neutrin KM3NeT, znajdujący się głęboko pod wodami Morza Śródziemnego, zarejestrował zdarzenie, które może zmienić naszą wiedzę o Wszechświecie.
Zdarzenie, oznaczone jako KM3-230213A, odpowiadało neutrinowi o energii 220 petaelektronowoltów (PeV) – to ponad 20 razy więcej niż poprzedni rekord (10 PeV). Po miesiącach analiz międzynarodowy zespół naukowców oficjalnie potwierdził, że dane są prawdziwe, a cząstka pochodzi z nieznanego, bardzo odległego źródła kosmicznego.
Czym są neutrina i dlaczego to odkrycie jest tak ważne?
Neutrina, zwane potocznie cząstkami widmo, to jedne z najbardziej tajemniczych i powszechnych cząstek we Wszechświecie. Powstają w wyniku fuzji jądrowej w gwiazdach, wybuchów supernowych czy interakcji promieniowania kosmicznego z materią. Są niemal pozbawione masy, nie posiadają ładunku elektrycznego i przechodzą przez materię praktycznie bez śladu – także przez nasze ciała – w liczbie miliardów na sekundę.
Ich wykrycie jest więc wyjątkowo trudne. Tylko w bardzo rzadkich przypadkach neutrino zderza się z inną cząstką, tworząc błysk światła rejestrowany przez specjalistyczne detektory. Tak było właśnie w przypadku KM3-230213A.
Detektor na dnie Morza Śródziemnego potwierdza rekord
KM3NeT (Kubikowy Kilometr Neutrinowy Teleskop) to sieć czułych modułów optycznych rozmieszczonych na głębokości ponad 3400 metrów pod powierzchnią morza. Umiejscowienie w kompletnej ciemności pozwala na wyłapywanie nawet najdelikatniejszych błysków wywołanych przez przechodzące neutrina.
W lutym 2023 roku detektor zarejestrował wzorzec światła, który dokładnie odpowiadał mionowi – cząstce wtórnej, powstałej w wyniku zderzenia neutrina z inną cząstką. Analiza energii i kierunku trajektorii mionu wykazała, że najbardziej prawdopodobnym źródłem była właśnie kosmiczna cząstka widmo o rekordowej energii.
Skąd pochodzi to neutrino?
I tu zaczyna się zagadka. Mimo prób ustalenia źródła, naukowcy nie potrafią jednoznacznie określić, skąd przybyła cząstka. Wszystko wskazuje na to, że nie pochodzi z naszej galaktyki, czyli Drogi Mlecznej. Możliwe źródła to m.in.:
- Rozbłyski gamma po eksplozji odległych gwiazd
- Aktywne jądra galaktyk
- Interakcje promieniowania kosmicznego z mikrofalowym promieniowaniem tła, czyli „pierwszym światłem” Wszechświata sprzed 13,8 miliarda lat
Neutrino KM3-230213A może być śladem po procesach fizycznych, których jeszcze nie znamy – nowych zjawisk astrofizycznych lub nieodkrytych cząstek elementarnych.
Co dalej? Nowa era astronomii neutrin
To wydarzenie to nie tylko rekord – to zapowiedź nowej ery w astronomii wysokich energii. Dzięki KM3-230213A naukowcy mogą dokładniej analizować rozkład energii neutrin we Wszechświecie, testować granice fizyki cząstek i sprawdzać, czy istnieją nieznane źródła tych tajemniczych sygnałów.
Choć obecnie nie wiadomo, czy mamy do czynienia z jednorazowym zbiegiem okoliczności, czy początkiem większego zjawiska, jedno jest pewne: „cząstka widmo” o energii 220 PeV otworzyła nowy rozdział w badaniu kosmosu.
Podsumowanie
W lutym 2023 roku detektor KM3NeT odkrył najpotężniejsze neutrino, jakie kiedykolwiek uderzyło w Ziemię. Potwierdzenie tego odkrycia oznacza nie tylko złamanie dotychczasowego rekordu energii, ale także ogromne możliwości w dalszych badaniach kosmicznych. To przełom, który może doprowadzić do poznania najbardziej ekstremalnych zjawisk we Wszechświecie – a być może również do nowej fizyki.
Nagłe zmiany na Antarktydzie: sygnał ostrzegawczy dla całego świata