Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων ανακοίνωσε την Τετάρτη την ανίχνευση ενός εξαιρετικού και ασύλληπτου νετρίνο, ενός μικροσκοπικού υποατομικού σωματιδίου που πέταξε σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός προς έναν υποβρύχιο ανιχνευτή στις ακτές της Σικελίας και μετέφερε περίπου 30.000 φορές την ενέργεια που παράγει ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον πλανήτη.
Με τον ίδιο τρόπο που οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τηλεσκόπια που παρατηρούν το φως των άστρων για να εξερευνήσουν και να εξηγήσουν το σύμπαν, οι επιστήμονες έχουν εγκαταστήσει γιγαντιαία τηλεσκόπια βαθιά κάτω από το νερό και τον πάγο για να μετρήσουν τα νετρίνα. Αυτοί οι κοσμικοί αγγελιοφόροι μπορούν να ταξιδέψουν ανενόχλητοι σε τεράστιες αποστάσεις και να μεταφέρουν πληροφορίες σχετικά με τα μυστηριώδη γεγονότα υψηλής ενέργειας που τα δημιουργούν.
Τα νετρίνα δεν ζυγίζουν σχεδόν τίποτα και δεν έχουν φορτίο. Δεν είναι καθόλου εξωτικά, παράγονται από τις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης στο εσωτερικό του Ήλιου. Δισεκατομμύρια από αυτά περνούν συνεχώς μέσα από τα σώματά μας, χωρίς κανείς να το αντιληφθεί.
Στην προκειμένη περίπτωση, μια πιθανότητα είναι ότι μια πολύ ενεργητική κοσμική ακτίνα αλληλεπίδρασε με το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, την υπολειμματική ακτινοβολία από τη Μεγάλη Έκρηξη, και παρήγαγε αυτό το νετρίνο. Μια άλλη εκδοχή είναι ότι το σωματίδιο δημιουργήθηκε όταν ένα «blazar», ένας γαλαξίας με μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του, καταβρόχθισε αστέρια. Αλλά η συζήτηση μόλις τώρα αρχίζει.
Η φυσικός νετρίνων του Penn State Stephanie Wissel, η οποία δεν συμμετείχε στην έρευνα, χαρακτήρισε την ανακάλυψη «εκπληκτική» παρατήρηση και αξιοσημείωτη τύχη. Το νετρίνο άφησε τα ίχνη του ενώ το παρατηρητήριο ARCA, που είναι αγκυροβολημένο βαθιά στη Μεσόγειο Θάλασσα, βρισκόταν ακόμη υπό κατασκευή.
“Δεν έχουμε δει ποτέ ένα νετρίνο με τέτοια ενέργεια και τα αναζητούμε εδώ και πολλές δεκαετίες », δήλωσε ο Wissel. «Προσπαθούμε να κατανοήσουμε τι είναι ικανό να κάνει το σύμπαν και πώς το κάνει, και αυτό το συγκεκριμένο νετρίνο είναι συναρπαστικό».
Αόρατοι αγγελιοφόροι
Για να πιάσουν ένα νετρίνο, οι επιστήμονες πρέπει να αναζητήσουν ίχνη. Αυτά τα ασύλληπτα σωματίδια αλληλεπιδρούν περιστασιακά με πρωτόνια ή νετρόνια στο εσωτερικό των ατόμων και γίνονται ένας άλλος τύπος σωματιδίου που ονομάζεται μιόνιο. Αυτό το μιόνιο διαπερνά με ταχύτητα το νερό, δημιουργώντας ένα φαινόμενο που ονομάζεται ακτινοβολία Cherenkov (μια μπλε λάμψη) και μπορεί να ανιχνευθεί.
Το υποβρύχιο παρατηρητήριο που έχει παρακολουθήσει αυτό το εξαιρετικό νετρίνο αποτελείται από καλώδια που είναι αγκυροβολημένα στον πυθμένα της θάλασσας και στα οποία έχουν τοποθετηθεί ανιχνευτές φωτός σε σχήμα μπάλας. Η τελική έκδοση θα περιέχει αρκετές χιλιάδες μονάδες που θα απλώνονται σε έναν κύβο που εκτείνεται σε δέκα οικοδομικά τετράγωνα σε κάθε κατεύθυνση. Είναι ένα μόνο από τα τηλεσκόπια της συνεργασίας KM3Net, που υποστηρίζεται από μια ομάδα 360 επιστημόνων από 21 χώρες. Όμως το παρατηρητήριο ήταν ακόμη υπό κατασκευή τον Φεβρουάριο του 2023, με μόνο το 10% των γραμμών του σε λειτουργία, όταν το ένα τρίτο από αυτές άναψε καθώς ένα πολύ ενεργητικό μιόνιο πέρασε μέσα από τον ανιχνευτή του.
Επειδή ο εξοπλισμός εξακολουθούσε να λειτουργεί, δεν υπήρξε αυτόματη ειδοποίηση μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. «Η πρώτη αντίδραση ήταν: ‘Ναι, μάλλον κάτι περίεργο συμβαίνει’», δήλωσε ο Aart Heijboer, φυσικός νετρίνων στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. «Παρόλο που νομίζαμε ότι ήταν αληθινό, μας πήρε μερικές εβδομάδες για να συνειδητοποιήσουμε ότι πρόκειται για ένα νετρίνο υψηλότερης ενέργειας που κανείς δεν είχε δει ποτέ».
Ο Coyle, διευθυντής ερευνών στο Κέντρο Σωματιδιακής Φυσικής της Μασσαλίας, υπενθύμισε ότι όταν προσπάθησε για πρώτη φορά να τρέξει ένα πρόγραμμα υπολογιστή για να βοηθήσει στην οπτικοποίηση των δεδομένων, απέτυχε επειδή δεν είχε προβλέψει ένα τέτοιο σωματίδιο υπερυψηλής ενέργειας και δεν είχε σχεδιάσει τον κώδικά του για να το χειριστεί.
Ο Ignacio Taboada, εκπρόσωπος του χρηματοδοτούμενου από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών IceCube Neutrino Observatory στο Νότιο Πόλο, το οποίο αναζητά νετρίνα υψηλής ενέργειας από το 2011, δήλωσε ότι είναι βέβαιος ότι η νέα εργασία έγινε σωστά. Όμως το γεγονός είναι τόσο άτυπο που είναι δύσκολο να ξέρουμε τι να το ερμηνεύσουμε χωρίς περισσότερα δεδομένα για παρόμοια νετρίνα.
“Αυτό το γεγονός είναι πραγματικά παράξενο. Είναι κάτι πολύ δύσκολο να εξηγηθεί,» δήλωσε ο Taboada. «Θα μελετήσουμε την κατεύθυνση αυτού του γεγονότος και θα δούμε τι μπορούμε να βρούμε εκεί».
Σημάδια μακρινών κατακλυσμών
Ο μεγαλύτερος γρίφος είναι τι θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει αυτό το νετρίνο. Ούτε καν ο εκρηκτικός θάνατος ενός άστρου σε ένα σουπερνόβα, για παράδειγμα, δεν θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα νετρίνο με αυτή την ενέργεια, δήλωσε ο Wissel. Για να παραχθεί αυτή η ενέργεια, οι άνθρωποι θα έπρεπε να κατασκευάσουν έναν επιταχυντή σωματιδίων σε τροχιά γύρω από τη Γη, δήλωσε ο Coyle.
Οι επιστήμονες πίσω από τη συνεργασία έχουν μελετήσει πιθανά αστρονομικά φαινόμενα και δεν έχουν βρει μια σαφή απάντηση. Το IceCube, το πείραμα στην Ανταρκτική, έχει βρει ενδείξεις για νετρίνα υψηλής ενέργειας, αν και πολύ λιγότερο ενεργητικά από το νεοανακαλυφθέν. Αναλύοντας πολλά από αυτά τα σωματίδια κατά τη διάρκεια των ετών, η ομάδα βρήκε ενδείξεις για πηγές νετρίνων στον δικό μας γαλαξία και σε άλλους γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια.
Όμως, πολλές παρατηρήσεις κοσμικών νετρίνων δεν ταιριάζουν με καμία γνωστή πηγή, “ίσως υποδεικνύοντας πληθυσμούς πηγών που βρίσκονται πολύ μακριά από τη Γη ή υποδηλώνοντας έναν ακόμη ανεξερεύνητο τύπο αστροφυσικού αντικειμένου » , έγραψε ο Erik Blaufuss, φυσικός νετρίνων στο Πανεπιστήμιο του Maryland, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα, σε ένα προοπτικό άρθρο στο Nature.
Η αποκρυπτογράφηση της ιστορίας αυτού του νετρίνο και η προσπάθεια εύρεσης άλλων θα βοηθήσει να ανοίξει ένα νέο παράθυρο στο σύμπαν. «Είναι ο ίδιος λόγος για τον οποίο κοιτάμε τα αστέρια και αναρωτιόμαστε τι συμβαίνει εκεί πάνω», δήλωσε ο Blaufuss σε συνέντευξή του. «Πρόκειται πραγματικά για την προσπάθεια κατανόησης του σύμπαντος στο οποίο ζούμε».
