Рекордная "частица-призрак" врезалась в Землю: она в 22 раза больше предыдущей

В феврале 2023 года детектор KM3NeT, расположенный на глубине 3450 метров под Средиземным морем, зафиксировал сигнал, который указывал на нейтрино с рекордной энергией 220 петаэлектровольт (ПэВ). Теперь ученые официально подтвердили, что он стал новым рекордом — для сравнения, предыдущий рекорд составлял всего 10 ПэВ, пишет Science Alert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Рекордная "частица-призрак"

Ученые провели исчерпывающий анализ всех данных о событии, названном KM3-230213A, и его окрестностях. Результаты не только подтверждают предыдущие выводы о том, что сигнал был вызван нейтрино с энергией 220 ПэВ, но и добавляет загадки о том, откуда он взялся во Вселенной

По словам представителей коллаборации KM3NeT, зарегистрированные световые паттерны для KM3-230213A демонстрируют четкое совпадение с тем, что ожидается от релятивистской частицы, пересекающей детектор, скорее всего, мюона. Данные также исключают возможность сбоя или ошибки.

Основываясь на восстановленной энергии и направлению этого мюона ученые пришли к выводу, что наиболее вероятным на сегодня сценарием является тот, согласно которому мюон возник при взаимодействии с астрофизическим нейтрино вблизи детектора, что делает это объяснение наиболее естественным.

Распространенность нейтрино во Вселенной

Нейтрино поразительно распространены во Вселенной — на самом деле они являются одними из самых распространенных частиц, образующихся при энергетических условиях, таких как:

• слияние звезд;
• взрывы сверхновых.

Однако у нейтрино нет электрического заряда, их масса равна нулю и они почти не взаимодействуют с другими частицами, с которыми сталкиваются. По сути, сотни миллиардов нейтрино в данный момент пронизывают наше тело, словно призраки — именно это и привело к тому, что их называют "частицами-призраками".

Все это делает нейтрино почти необнаружимыми. Однако время от времени нейтрино сталкивается с другой частицей, что создает небольшой поток частиц, таких как мюоны и фотоны – частиц света. Это приводит к очень слабому свечению, которое может уловить соответствующий детектор, подобный KM3NeT в Средиземном море. KM3NeT находится на глубине почти 3,5 тысячи метров, куда не проникает свет — в такой кромешной темноте нейтринные события светятся, как крошечные маяки.

Первое обнаружение рекордного события

Учитывая, что другие эксперименты, в частности IceCube и Auger, работают уже более десяти лет и ранее проводили поиски нейтрино сверхвысоких энергий, но до сих пор не обнаружили ни одного, ученые рассматривают вероятность того, что нейтрино, обнаруженное KM3NeT, является первым подобным событием.

Более того, несмотря на довольно низкую вероятность — примерно 1 к 100 — возможно, что единственное наблюдаемое на данный момент событие произошло в KM3NeT, а не в IceCube и Pierre Auge.

Исследователи также изучили, как KM3-230213A вписывается в общую картину нейтрино — сколько нейтрино циркулирует во Вселенной и как распределяются их энергии. Добавление нейтрино с энергией 220 ПэВ приводит к более последовательным предсказаниям поведения нейтрино.

Откуда пришел рекордный нейтрино?

Исследователи также рассмотрели вопрос о том, предполагает ли KM3-230213A наличие нового компонента или процесса, генерирующего нейтрино сверхвысоких энергий, по сравнению с относительно известными процессами, лежащими в основе остальных нейтрино, обнаруженных на сегодняшний день.

Увы, анализ ученых не смог определить, есть ли новый компонент или нет. В качестве возможного источника нейтрино по-прежнему включает выброс из экстремальных условий галактического центра, гамма-всплеска, спускаемые врывающимися звездами, или взаимодействие с реликтовым излучением.

В то же время ученые считают, что крайне маловероятно, что рекордный нейтрино возникает в пределах Млечного Пути. Таким образом, независимо от того, откуда оно пришло, KM3-230213A родился где-то в экстремальных и очень далеких местах.