Φανταστείτε να πιάνετε μια σταγόνα βροχής και να συνειδητοποιείτε ότι έπεσε από μια καταιγίδα στην άλλη άκρη του σύμπαντος. Αυτή είναι περίπου η κλίμακα αυτού που συνέβη στις 13 Φεβρουαρίου 2023, όταν ένας ανιχνευτής βυθισμένος στα βάθη της Μεσογείου Θάλασσας κατέγραψε τη διέλευση κάτι απίστευτα ενεργητικού, ενός νετρίνο που μετέφερε περίπου 220 PeV ενέργειας, ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ κατά περισσότερο από μια τάξη μεγέθους.
Προσωπικά έχω μια ιδιαίτερη αγάπη για τα νετρίνα, καθώς ο κόσμος τους ήταν αυτός που με έκανε να αγαπήσω την επιστήμη, μέσα από το βιβλίο «Η Κόμη της Βερενίκης», του απίστευτου Γεωργίου Γραμματικάκη.
Τα νετρίνα είναι αυτό που αποκαλείται σωματίδια φαντάσματα στο σύμπαν. Πρόκειται για σωματίδια που έχουν σχεδόν μηδενική μάζα, δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο και αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την συνηθισμένη ύλη. Αυτή τη στιγμή περνάνε τρισεκατομμύρια νετρίνα μέσα από το σώμα μου, και το δικό σας, χωρίς να καταλαβαίνουμε τίποτα. Η ανίχνευσή τους απαιτεί τεράστια προσπάθεια, για αυτό και έχουμε τον ανιχνευτή KM3NeT/ARCA, στον βυθό της θάλασσας, ανάμεσα στα ανοικτά των ακτών της Σικελίας και της Ελλάδας. Ο ανιχνευτής χρησιμοποιεί την ίδια τη Μεσόγειο, σαν μέσο ανίχνευσης των νετρίνων.
Το σήμα που έλαβαν οι φυσικοί τους έκανε να σταματήσουν τα πάντα. Τίποτα που να βρίσκεται στους καταλόγους γνωστών συμβάντων, που να ταιριάζει σε ένα σωματίδιο τόσο ενεργητικό. Έτσι, η ομάδα πίσω από το KM3NeT/ARCA ξεκίνησε να κάνει αντίστροφη έρευνα, με βάση τα στοιχεία που είχε από την ανίχνευση. Για να το κάνει αυτό, δημιούργησαν προσομοιώσεις, κάνοντας δοκιμές σε υποθέσεις, μέχρι να βρουν κάτι που να ταιριάζει στην ανίχνευση.
Το σωματίδιο είχε τεράστια ενέργεια, που φτάνει τα 220PeV (Peta-electron Volts). Για να έχετε μια εικόνα του πόσο μεγάλη ενέργεια είχε, τα πρωτόνια που επιταχύνονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, έχουν ενέργειες της τάξεων των 6.8 TeV (Tera-electron Volts) και άρα είναι μια τάξη μεγέθους κάτω. Κάνοντας τις πράξεις, το σωματίδιο που ανιχνεύθηκε είχε περίπου 32.000 μεγαλύτερη ενέργεια από τα σωματίδια στον ισχυρότερο επιταχυντής της ανθρωπότητας.
Σύμφωνα με την δημοσίευση που έκαναν οι επιστήμονες στο Cosmology And Astroparticle Physics, το σωματίδιο προήλθε από μια κατηγορία αντικειμένων που ονομάζεται blazars. Ένα Blazar είναι ένας ενεργός γαλαξιακός πυρήνας, δηλαδή είναι στην ουσία το κέντρο ενός γαλαξία, όπου συνήθως υπάρχει μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα. Αυτή η μαύρη τρύπα καταβροχθίζει την ύλη από το περιβάλλον της και εκτοξεύει έναν πίδακα πλάσματος, με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Αυτό που κάνει ξεχωριστά τα blazars είναι ο προσανατολισμός τους, καθώς ο πίδακας εκτοξεύεται σχεδόν πάντα προς το μέρος μας. αυτό τα κάνει ορισμένα από τα πιο φωτεινά και πιο ακραία αντικείμενα στον νυχτερινό ουρανό.
Η ομάδα στις προσομοιώσεις του, χρησιμοποίησε έναν ρεαλιστικό αριθμό blazars και υπολόγισε τη ροή νετρίνων που να δημιουργούσε ένας τέτοιος πληθυσμός. Στη συνέχεια, συνέκρινε τις παρατηρήσεις της προσομοίωσης με τις πραγματικές παρατηρήσεις από το KM3NeT, αλλά και από το IceCube, που βρίσκεται στην Ανταρκτική, όπως επίσης και το Διαστημικό τηλεσκόπιο Ακτινών Γαμμα Fermi. Οι ερευνητές μάλιστα έδωσαν ιδιαίτερη προσοχή και σε ότι δεν είχαν δει αυτά τα όργανα. Η απουσία αντίστοιχων γεγονότων, με νετρίνα τρομερά υψηλής ενέργειας, θέτει αυστηρούς περιορισμούς σε οποιαδήποτε βιώσιμη εξήγηση, ενώ το μοντέλο των blazar ικανοποιεί όλους τους περιορισμούς.
Απίστευτη εικόνα μας δείχνει την καρδιά του Γαλαξία μας με πρωτοφανή λεπτομέρεια
Παράλληλα, υπάρχει και ένα στοιχείο πως που υποδεικνύει πως δεν υπάρχει μόνο μια έντονη πηγή. Όταν συμβαίνει κάτι καταστροφικό στο βαθύ διάστημα, όπως μια τεράστια έκρηξη, τείνει να δημιουργεί μια ριπή φωτός σε πολλά μήκη κύματος, την ίδια στιγμή. Όμως, στην περίπτωση του 2023, όταν ανιχνεύθηκε το σωματίδιο, δεν είχαμε κάποιον ηλεκτρομαγνητικό παλμό, που αντιστοιχεί σε ένα τέτοιο συμβάν. Αυτό σημαίνει πως δεν έχουμε ένα αντικείμενο που κάνει κάτι πολύ δυνατό, αλλά πολλαπλά αντικείμενα που όλα μαζί παράγουν μια σταθερή ροή σωματιδίων τεράστιας ενέργειας. Ένα από αυτά τα σωματίδια ήταν την κατάλληλη στιγμή στην κατάλληλη θέση, ώστε να κατευθυνθεί προς τη Γη, ώστε εμείς να μπορούμε να το ανιχνεύσουμε.
Όταν εντοπίστηκε το πρωτοποριακό νετρίνο, το KM3NeT λειτουργούσε σε μόλις 21 γραμμές ανίχνευσης, περίπου το δέκα τοις εκατό του τελικού πλήρους μεγέθους του. Με τον πλήρη ανιχνευτή σε λειτουργία και χρόνια δεδομένων μπροστά, η ομάδα αναμένει να ακολουθήσουν πολύ πιο ισχυρές αναλύσεις.
Στην παρούσα φάση, τα blazar είναι ακόμα ο κύριος ύποπτος για το σωματίδιο υψηλής ενέργειας. Αν επαληθευτεί πως τα blazar μπορούν να επιταχύνουν σωματίδια σε τόσο υψηλές ενέργειες, αυτό θα ξαναγράψει ριζικά όλα όσα γνωρίζουμε για τους πιο ακραίους μηχανισμούς του σύμπαντος. Όλα αυτά εξαιτίας κάτι τόσο μικρού όσο ένα νετρίνο!
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο ArXiv.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
