Két éve hatalmas tűzijátékot látott a tenger mélyén az épülő európai neutrínódetektorok egyike. A részecske energiája a számítások szerint elérhette a 220 millió milliárd elektronvoltot.
Ultranagy energiájú neutrínót érzékelt a földközi-tengeri KM3Net hálózat ARCA detektora. A részecske energiája a számítások szerint elérhette a 220 millió milliárd elektronvoltot – vagyis 220 szorozva 10 a tizenötödiken elektronvolt, azaz 220 petaelektronvolt. Ez az első bizonyítéka, hogy ilyen energiájú neutrínók létezhetnek. A neutrínók a második leggyakoribb szubatomi részecskék a fényt alkotó fotonok után.
Mivel nagyon nehéz érzékelni, szellemrészecskéknek is nevezik őket.
Egy ember testén másodpercenként 400 milliárd ilyen részecske halad át. A többi kozmikus sugárzással szemben ezek teljesen ártalmatlanok, mert több fényév vastagságú anyagon képesek átsuhanni anélkül, hogy kölcsönhatásba lépnének. A világegyetem anyag-energia tartalmának negyedét kitevő és szintén megfoghatatlan sötét anyag egyik potenciális magyarázata, hogy neutrínók alkotják.
A kortárs tudomány a többi sugárzástól elszigetelt, mélyen a föld alatt vagy a tenger mélyén felállított nagy kiterjedésű érzékelőkkel tudja detektálni ezen részecskéket, a becsapódásukból származó részecskék által felszabaduló, fényként érzékelhető úgynevezett Cserenkov-sugárzás által.
Ilyen eszköz az európai Köbkilométeres Neutrínóteleszkóp vagy KM3Net, amelynek francia, olasz és görög detektora is van a Földközi-tenger mélyén. Az ultranagy energiájú neutrínót a hálózat olasz tagja, az ARCA fogta 2023 februárjában – a zaj kiszűrését, az adatok elemzését és értelmezését követően most közölte beszámolójukat a Nature magazin.
A neutrínók a legtitokzatosabb elemi részecskék. Nincs elektromos töltésük, szinte tömegük sincs, és alig lépnek kölcsönhatásba anyaggal. Különleges kozmikus hírnökök ők, egyedi információt hoznak nekünk a legnagyobb energiájú eseményekről a világegyetem legtávolabbi sarkaiból
– magyarázta Rosa Coniglione, a KM3Net szóvivője.
Az ARCA Szicília partjaitól mintegy 80 kilométerre, 3450 méteres mélységben található. Jelenleg 18 darab érzékelőegységből áll: egy ilyen egység 700 méteres kábelre fűzött 18 optikai érzékelőt tartalmaz. A detektor folyamatosan épül, teljes formájában 230 fő érzékelőegységből áll majd. A szakemberek kiemelték, hogy a rekorder neutrínót érzékelő eszköz csak tizede a detektor tervezett méretének.
A KM3-230213A lajstromszámú esemény során egyetlen, a detektoron áthaladó müont figyeltek meg, amit a szenzorok harmada érzékelt. Mivel a könnyebben érzékelhető kozmikus sugarak becsapódása is müonok keletkezésével jár, a neutrínódetektorok gyakran találkoznak ezekkel. KM3-230213A azonban
más volt, mint a többiek,
a horizont közeléből érkezett, nyugat felől, ezért feltételezhetően a detektor közelében történt neutrínóbecsapódás során keletkezett.
A nagy tűzijátékot okozó neutrínó energiáját közvetlenül tehát nem lehetett megmérni, de mindenképpen nagyobb volt, mint a keletkezett müon energiája. Becslések szerint a korábban ismert rekorder neutrínó energiájának harmincszorosa, és mintegy harmincezerszerese volt annak az energiának, amit mai részecskegyorsítókban elő tudunk állítani.
Forrása egyelőre nem ismert, de a neutrínók előnye, hogy útjuk során semmi sem téríti el őket, ezért a mozgásuk irányát követve egyszerűen felderíthető forrásuk.
Aart Hejiboer holland fizikus, a detektoron dolgozó nemzetközi csapat tagja szerint az eseményt kiváltó egyetlen neutrínónak akkora energiája volt, mint egy 1 méter magasságból leejtett pingponglabdának.
Az ilyen részecskék keletkezésére több magyarázat is létezik. Az egyik szerint a létező legnagyobb energiájú kozmikus események hozzák létre őket. A másik szerint útjuk során az ősrobbanás után maradó kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás fotonjaival találkozva töltődnek fel energiával.
A legnagyobb energiájú valaha mért részecske a utahi Fly’s Eye kozmikus részecskedetektor által 1991. október 15-én észlelt, úgynevezett Oh-My-God részecske volt, 320 ezer petaelektronvolt vagy 320 exaelektronvolt energiával. Nem tudjuk pontosan, milyen részecske volt, de ha proton volt, mint a kozmikus részecskék többsége, akkor majdnem a fény sebességével haladt, és a speciális relativitáselmélet által leírt idődilatáció miatt a másfél milliárd fényéves út a részecske számára csupán 1,71 napnak tűnt.