Niezwykłe neutrino zarejestrowane w Morzu Śródziemnym pochodziło z grupy blazarów?
Przed trzema laty 13 lutego 2023 roku detektor KM3NeT/ARCA, znajdujący się u wybrzeży Sycylii, zarejestrował coś niezwykłego: neutrino o energii około 220 PeV. To 16 000 razy więcej niż energia najpotężniejszych kolizji, do jakich dochodzi w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC). O zdarzeniu tym poinformowano w lutym 2025 roku na łamach Nature. Wówczas nie wiedziano, co mogło być źródłem neutrina o tak wielkiej energii. Teraz naukowcy z KM3NeT/ARCA poinformowali, że neutrino mogło pochodzić z rozproszonego strumienia generowanego przez grupę blazarów.
Blazary to aktywne jądra galaktyk, w których supermasywna czarna dziura wystrzeliwuje relatywistyczny strumień plazmy. Należą do najpotężniejszych akceleratorów cząstek we Wszechświecie.
Naukowcy wykorzystali specjalistyczne oprogramowanie, które pozwoliło im symulować emisję neutrin i promieniowania gamma przez populację blazarów. Podczas symulacji wzięli pod uwagę dane z KM3NeT/ARCA, antarktycznego detektora neutrin IceCube i Fermi Gamma-ray Space Telescope. Symulacje wykazały, że populacja blazarów mogłaby wyemitować neutrino o takich parametrach, jakie zanotowano. Hipoteza o pochodzeniu niezwykłego neutrino z blazarów jest zatem uzasadniona i spójna, ale wymaga jeszcze potwierdzenia.
Wykrywacz KM3NeT składa się z dwóch części. Jedna z nich – ORCA – znajduje się 30 km od południowych wybrzeży Francji, na głębokości ok. 2500 m i jest zoptymalizowana do pracy z neutrinami o energiach liczonych w gigaelektronowoltach (GeV). Część druga, ARCA, położona 100 km na wschód od południowych wybrzeży Sycylii, zlokalizowana jest 3500 m pod powierzchnią, wykrywa neutrina z zakresu tera- i petaelektronowoltów (TeV, PeV).
W skład zespołu ARCA wchodzi 230 lin o długości 700 metrów każda, rozmieszczonych w odległości 100 metrów od siebie. ORCA to 115 lin długości 200 metrów w odległości 20 metrów od siebie. Na każdej linie znajduje się 18 modułów optycznych, wyposażonych w 31 fotopowielaczy. Dane z wykrywaczy trafiają do INFN Laboratori Nazionali del Sud w Portopalo di Capo Passero i Laboratoire Sous-marin Provence Méditerranée w La Seyne-sur-Mer. Jak łatwo się domyślić, dokładając kolejne liny można zwiększać objętość detektora.
Na każdej z lin znajduje się 18 modułów optycznych, z których każdy zawiera 31 fotopowielaczy wykrywających i wzmacniających słabe rozbłyski światła, tzw. promieniowanie Czerenkowa. Skąd się ono bierze? Otóż gdy neutrino wchodzi w interakcję z jądrem atomu w wodzie morskiej, może powstać mion. Zyskuje on tak olbrzymią energię kinetyczną, że gdy przemieszcza się przez wodę, dochodzi do emisji światła. To właśnie promieniowanie Czerenkowa, które możemy porównać do gromu dźwiękowego powstającego, gdy samolot przekracza prędkość dźwięku.
Komentarze (0)