12 de fevereiro de 2025
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O neutrino mais enérgico já visto faz um respingo mediterrâneo
Uma “partícula fantasma” descoberta por um detector no Mediterrâneo carregado 30 vezes mais energia do que qualquer neutrino observado até o momento
O neutrino cósmico de maior energia detectado até o momento foi observado pelo KM3NET, que fica no fundo do Mar Mediterrâneo, perto da Sicília, Itália e Provença, França.
Imagens Dkosig/Getty (elementos desta ilustração fornecidos pela NASA)
Para os peixes nadando profundamente em um pedaço specific do mar do Mediterrâneo na costa da Sicília nas primeiras horas de 13 de fevereiro de 2023, foi uma noite como qualquer outra – pelo menos até um brilho repentino do azul, invisível para os olhos humanos, tiro através da água escura. O evento sinalizou algo extraordinário: a detecção de a partícula mais enérgica desse tipo que foi medida até o momento.
O flash period o cartão de visita de um cósmico Neutrinoum minúsculo e tipicamente educado “partícula fantasma”Assim chamado por causa de sua improvável astronômica de interagir com a matéria comum que compõe nosso mundo. Um neutrino pode passar por um ano-luz de chumbo ileso. E cada segundo cerca de 100 trilhões dessas partículas (a maioria das quais foram emitidas pelo nosso sol) passam pelo seu corpo. Isso os torna difíceis de capturar-mas também mensageiros potentes de processos astrofísicos oclateados de outra forma em ação nos corações opacos das estrelas e os núcleos de galáxias escavados por poeira.
A descoberta e a caracterização dele vêm de uma colaboração predominantemente européia apelidada de KM3Net, um telescópio de neutrino Isso ainda está em construção e que, uma vez totalmente construído, usará cerca de um quilômetro cúbico de água do mar mediterrânea com instrumento como base de seus dois detectores distintos. No entanto, mesmo em seu estado incompleto, o projeto apresentou um resultado impressionante – um neutrino que provavelmente vem além da galáxia e que contém poder sem precedentes.
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“Está em uma região completamente inexplorada de energia, 30 vezes maior que qualquer observação anterior de neutrinos”, disse Paschal Coyle, físico de neutrinos do Centro Nacional de Pesquisa Científica Francesa e membro da equipe KM3NET, durante uma conferência de imprensa sobre o Pesquisa realizada na terça -feira.
Três módulos ópticos digitais de três km3Net (DOM). Cada módulo consiste em duas esferas meia de vidro cheias de todos os eletrônicos necessários, energia e 31 tubos fotomultiplicados sensíveis à luz (PMTs).
Durk Gardenier/Alamy Inventory Photograph
Dos dois detectores do KM3NET, um é dedicado a neutrinos atmosféricos mais mundanos. O outro, chamado Arca, está localizado em quase 3,5 quilômetros de água na costa da Sicília e foi projetado para detectar neutrinos astrofísicos, observando os detritos de suas raras interações com moléculas de água.
“Essas coisas têm tanta energia – elas atingem tanto – que você recebe esse enorme spray de partículas”, diz Kate Scholberg, físico da Universidade de Duke, que estuda neutrinos, mas não esteve envolvido na nova pesquisa. “Não interage muito, mas quando isso acontece, faz um toque gigantesco e espetacular de todos os tipos de partículas pulverizando por toda parte. E é a luz daquelas partículas que você vê. ”
Quando o recém -descoberto Neutrino Hit, o ARCA estava observando com apenas 21 de suas linhas de detecção 230 planejadas. O neutrino esmagou em uma molécula de água fora do detector, criando uma explosão de partículas, incluindo um Muon de alta energia– Um tipo de partícula subatômica semelhante a um elétron, mas 200 vezes mais pesado. Esse Muon então criou seus próprios detritos fragmentários, provocando uma onda de fótons azul pálidos reveladores apelidados de radiação Cherenkov que passou pelos instrumentos de Arca. Ao analisar essa luz, os físicos foram capazes de reconstruir o caminho submarino do Muon, estimar a energia do neutrino authentic e identificar suas origens a uma região específica do espaço.
Duas visualizações mostram detectores que respondem a fótons gerados ao longo do caminho de um muon de alta energia observado em fevereiro de 2023 pelo detector de KM3NET na costa da Sicília. À esquerda, há uma visão lateral do evento; À direita está a visão dos olhos de um pássaro.
Os pesquisadores estimam que a energia do neutrino estava na ordem de 220 PETA Electron Volts, mais de 30 vezes maior que o neutrino mais energético detectado antes das novas observações. Para ajudar as pessoas a conceituá-lo durante a conferência de imprensa, Aart Heijboer, um físico do Instituto Nacional de Física Subatômica da Nikhef na Holanda e co-autor da nova pesquisa, ofereceu a imagem de uma bola de pinguecela Gravidade da terra. Os neutrinos recém -detectados mantinham tanta energia embalada em uma única partícula subatômica, disse ele. Ou pode -se compará -lo com os mais ferozes aceleradores de partículas que os cientistas construíram: “Isso é cerca de 1.000 vezes mais enérgico do que qualquer coisa que pudéssemos produzir na Terra”, diz Bryan Ramson, um físico de neutrino do Laboratório Nacional de Acelerador Fermi em Illinois, que não foi envolvido na nova pesquisa.
A detecção é tentadora, mas também coloca mais perguntas do que responde. KM3NET está se juntando a um telescópio de neutrino de longa duração chamado Icecube Isso vem coletando dados de perto do Pólo Sul desde 2011. O IceCube foi projetado para capturar esse tipo de neutrino de alta energia com a mesma eficácia que o KM3NET, mas seu Observação atual de recordes Carregou apenas um trigésimo da energia da nova descoberta do KM3NET, que levantou sobrancelhas entre alguns especialistas.
“Minha primeira impressão é que isso é muito inesperado. E como isso pode ser possível sem que o Icecube tenha visto algo (comparable) antes? ” diz Ignacio Taboada, físico do Instituto de Tecnologia da Geórgia e porta -voz atual da Colaboração do Icecube.
Além disso, os cientistas do KM3NET não conseguiram fixar seu neutrino de alta energia a uma fonte específica. Os pesquisadores digitalizaram o pequeno pedaço de céu do qual os neutrinos provavelmente vieram, mas viram a arma de fumar, como um tipo de núcleo galáctico ativo Chamado de blazar – um suspeito imediato por travessuras celestes que os cientistas esperam que possam criar uma partícula tão poderosa. Isso pode significar que o neutrino pode ter vindo de um raio cósmico superespeedoso que se afastava de um fóton de luz de fundo extragaláctico ou do fundo cósmico de microondasos pesquisadores discutem.
“Este evento é estranho; Eu acho que é uma boa viagem. ”
Tais possibilidades esotéricas tornam o estudo dos neutrinos astrofísicos complicados, mas também são uma parte importante do motivo pelo qual os cientistas são desenhados para estudá -los em primeiro lugar. A maioria das observações astronômicas permanece amarrada aos fótons – os fótons podem ser facilmente bloqueados. Por outro seus primeiros dias. Com a luz, “há um limite de quão longe você pode parecer”, diz Ramson – ou seja, a névoa fotônica do fundo cósmico de microondas, emitiu cerca de 380.000 anos após o Huge Bang. “Os neutrinos são uma maneira de você pode perfurar esse véu e olhar mais para trás do que nunca.”
Se os cientistas estão à beira do piercing, esse véu depende se o KM3NET continua a fazer observações impressionantes como a detecção de 2023 e se o Icecube pode corresponder a ele depois de demorar tanto tempo sem avistamentos dessas partículas de alta energia. No momento, a aparente discórdia nos avistamentos dos detectores é confusa, para dizer o mínimo. “Eles podem ter tido sorte; É difícil dizer ”, diz Scholberg. “É muito intrigante e claramente significa que precisamos de mais dados”.
Taboada concorda que a detecção em mãos é tentadora, mas que os cientistas de neutrinos precisam de mais observações para saber como interpretar a captura do KM3NET. “Se fosse para provar um neutrino astrofísico, isso seria monumental”, diz Taboada. Mas ele quer ver mais. “Este evento é estranho; Eu acho que é uma boa viagem ”, diz ele. “É inesperado, mais ou menos qualquer maneira que você olhe para ele.”
