Neutrino jest cząstką elementarną, co oznacza, iż stanowi podstawowy budulec materii, który jest pozbawiony wewnętrznej struktury. Trudności związane z poświęconymi im badaniami wynikają z faktu, że neutrina nie oddziałują przez oddziaływania silne i elektromagnetyczne. Zamiast tego obejmują je natomiast oddziaływania słabe i grawitacyjne. Mogą przenikać przez obiekty pokroju Ziemi, dlatego potrzeba specjalistycznych instrumentów, aby dokonać ich detekcji.
Czytaj też: Quipu to największy obiekt we wszechświecie. Ponad miliard lat świetlnych długości
Takie narzędzia muszą być dodatkowo umieszczone w dość osobliwych środowiskach. Przykład? Dno Morza Śródziemnego. Właśnie tam znajduje się detektor, który stanowił klucz do ostatniego przełomu w poszukiwaniach. Ich autorzy ogłosili, że udało im się zidentyfikować neutrino o najwyższej energii, jakie kiedykolwiek “schwytali” na naszej planecie. W praktyce oznacza to energię niemal 100-krotnie większą niż w przypadku poprzedniej rekordowej cząstki widmo.
Cała sprawa prezentuje się nawet bardziej fascynująco, gdy weźmiemy pod uwagę fakt, że… naukowcy nie są do końca pewni, skąd wzięła się ta detekcja. Dokonali jej przy udziale instrumentu KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope) zlokalizowanego na dnie Morza Śródziemnego. Szacowana energia tego neutrina opiewa na 220 biliardów elektronowoltów. Co taka wartość oznacza w praktyce? Autorzy ostatnich badań piszą o tym szerzej w Nature.
Neutrino o najwyższej energii, wykryte na dnie Morza Śródziemnego, zostało zarejestrowane przez instrument ARCA
Biorąc pod uwagę wysokę energię oraz specyficzną trajektorię, członkowie zespołu badawczego zasugerowali, iż wykryta cząstka może pochodzić z promieniowania kosmicznego. Takie cząstki subatomowe w postaci protonów bądź elektronów mogłyby pochodzić z ekstremalnych środowisk w odległym wszechświecie. Ale to tylko przypuszczenia i zdecydowanie brakuje konkretów, które mogłyby wyjaśnić, co dokładnie się wydarzyło.
Pozbawione ładunku elektrycznego, posiadające bardzo niską masę i oddziałujące z otoczeniem w ograniczony sposób, neutrina mimo to stanowią bardzo kuszące cele poszukiwań. To ze względu na fakt, że mogą dostarczać kluczowych informacji na temat mechanizmów związanych z najbardziej energetycznymi zjawiskami zachodzącymi we wszechświecie. Jednocześnie te cząstki elementarne są wyjątkowo powszechne. Dość powiedzieć, że średnio 100 miliardów neutrin przechodzi w ciągu sekundy przez centymetr kwadratowy naszego ciała.
Czytaj też: Fizycy zarejestrowali nowy rodzaj cząstek kwantowych. To pierwsza taka obserwacja w historii
Co ciekawe, mogą one powstawać zarówno poza Ziemią – na przykład na skutek eksplozji gwiazd – jak i na naszej planecie, choćby w związku z działaniem reaktorów jądrowych. Narzędzia takie jak KM3NeT odgrywają bardzo istotną rolę w śledzeniu neutrin. Ten powyższy instrument dzieli się na dwa detektory. Są to kolejno ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) i ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss). Oba, choć oddalone od siebie, znajdują się na dnie Morza Śródziemnego. Przełomowy moment nastąpił w lutym 2023 roku, kiedy ARCA wykrył najbardziej energetyczne neutrino w historii. Teraz naukowcy będą chcieli odnaleźć jego źródło.