B.B. [ RTS ]

Naučnici otkrili „sablasnu česticu“ najveće energije do sada viđene

Čestica, vrsta neutrina, stigla je na Zemlju skoro brzinom svjetlosti i sa 30 puta većom energijom od ikada otkrvenog neutrina. Ovo je prvi čvrst dokaz da neutrini sa tako visokom energijom mogu da nastanu u univerzumu.

Astronomi koji koriste džinovsku mrežu senzora, koja je još u izgradnji na dnu Sredozemnog mora, pronašli su kosmičku „sablasnu česticu“ najveće energije do sada otkrivenu.

Neutrino, kako je čestica formalno poznata, ima energiju 30 puta veću od bilo kog od nekoliko stotina ranije otkrivenih neutrina.
Ove sićušne čestice visoke energije iz svemira često se nazivaju „sablasnim“, jer su izuzetno nestalne ili isparljive i prolaze kroz bilo koju vrstu materije bez promjene.

Neutrini, koji na Zemlju stižu iz dalekih krajeva kosmosa, gotovo da nemaju masu. Čestice putuju kroz najekstremnija okruženja, uključujući zvijezde, planete i čitave galaksije, a ipak njihova struktura ostaje netaknuta.

Analiza neutrina čiji je autor KM3NeT Collaboration, koja uključuje više od 360 naučnika iz cijelog sviejta, objavljena je u srijedu u časopisu "Nejčer".

"Rekordni neutrino, nazvan KM3-230213A, imao je energiju od 220 miliona milijardi elektron-volti. Ova zapanjujuća količina čini ga oko 30.000 puta moćnijim od onoga za šta je sposoban akcelerator čestica Velikog hadronskog sudarača u Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN) u blizini Ženeve u Švajcarskoj – poznat po superpunjenju čestica do brzine svjetlosti", ističu autori studije.

Čestica pruža neke od prvih dokaza da se takvi visokoenergetski neutrini mogu stvoriti u univerzumu. Tim vjeruje da je neutrino došao izvan galaksije Mlečni put, ali tek treba da identifikuju njegovu tačnu tačku porijekla, što postavlja pitanje šta je stvorilo neutrino i poslalo ga da leti kroz kosmos – možda i kroz ekstremno okruženje kao što je supermasivna crna rupa, eksplozija gama zraka ili ostatak supernove.

"Revolucionarna detekcija otvara novo poglavlje neutrina u astronomiji, kao i novi prozor za posmatranje svemira", rekao je koautor studije Paskal Kojl, portparol KM3NeT i istraživač u Centru za fiziku čestica u Marselju.

Svjetlost u okeanu

Neutrine je teško otkriti jer često ne stupaju u interakciju sa svojom okolinom – ali imaju interakciju sa ledom i vodom. Kada neutrini stupaju u direktnu interakciju sa detektorima, oni zrače plavičasto svjetlo koje može da uhvati obližnja mreža digitalnih optičkih senzora ugrađenih u led ili uronjenih u vodu.

Instalacija mreže koja je uhvatila česticu počela je 2015. godine.

KM3NeT je napravio rekordno otkriće 13. februara 2023. godine, kada je čestica osvijetlila jedan od svoja dva detektora. ARCA, ili istraživanje astročestica sa kosmicima u ponoru, na dubini od 3.450 metara, dok je ORCA, ili istraživanje oscilacija sa kosmicima u ponoru, na dubini od 2.450 metara na dnu Sredozemnog mora.

ARCA detektor, kod sicilijanske obale u blizini Kapo Pasera, u Italiji, dizajniran je da uhvati visokoenergetske neutrine, dok je ORCA, u blizini Tulona u jugoistočnoj Francuskoj, namenjen potrazi za niskoenergetskim neutrinama.

KM3NeT, koji uključuje mrežu senzora usidrenih za morsko dno, i dalje se gradi. Ali dovoljno detektora je bilo na mjestu da pokupe neutrin visoke energije, ističu autori studije.

ARCA detektor je radio sa samo 10% planiranih komponenti na mjestu kada je pratila skoro horizontalnu putanju čestice kroz cio teleskop, dajući signale u više od jedne trećine aktivnih senzora. Detektor je zabilježio preko 28.000 fotona svjetlosti proizvedenih od naelektrisane čestice.

Misteriozno, moćno porijeklo

Ako bi energija unutar neutrina bila pretvorena u nama blisko razumijevanje, iznosila bi 0,04 džula, ili energija ping-pong loptice koja je pala sa visine od jedan metar, objašnjava koautor studije Art Hejbor, koordinator za fiziku u KM3NeT-u i profesor na Holandskom nacionalnom institutu za subatomsku fiziku i Univerzitetu u Amsterdamu.

Ta količina energije bi mogla da napaja malo LED svjetlo na oko jednu sekundu.

"Dakle, to nije velika količina energije, ali činjenica da je takva analogija sa svakodnevnim svijetom uopšte moguća je sama po sebi izuzetna. Sva ova energija bila je sadržana u jednoj jedinoj, elementarnoj čestici“, ističe Hejbor.

Na skali čestica, neutrino se smatra ultra-energetskim, sa otprilike milijardu puta većom energijom od fotona vidljive svjetlosti, prema autorima studije.

Otkrivanje neutrina na Zemlji omogućava istraživačima da ih prate do njihovih izvora. Razumijevanje odakle dolaze ove čestice moglo bi da otkrije više o porijeklu misterioznih kosmičkih zraka, za koje se dugo smatralo da su primarni izvor neutrina kada zraci udare u Zemljinu atmosferu.

Istraživači vjeruju da je nešto snažno oslobodilo novopronađeni neutrino, kao što je eksplozija gama zraka ili interakcija kosmičkih zraka sa fotonima iz kosmičke mikrotalasne pozadine, što je zaostalo zračenje od Velikog praska prije 13,8 milijardi godina.