‘UltraHigh Energy’ Neutrino encontrado com um telescópio sob o mar

No fundo das águas do Mar Mediterrâneo, os físicos descobriram evidências de uma catapulsão de partículas subatômicas fantasmagóricas através do espaço a uma velocidade com as quais apenas podiam sonhar.

“Pensamos que o que descobrimos é que o neutrino mais enérgico já registrou na Terra”, disse Paul de Jong, físico da Universidade de Amsterdã e porta -voz atual para a colaboração global de cerca de 350 cientistas envolvidos na descoberta.

A equipe anunciou seu neutrino “UltraHigh Energy” na quarta -feira, em um papel publicado na revista Nature. A descoberta aproxima os físicos e astrônomos um passo para entender exatamente o que, exatamente, está lá fora, empurrando partículas para velocidades tão insondáveis.

Em uma entrevista coletiva na terça -feira, os pesquisadores descreveram a descoberta como uma espiada na aparência do universo. “Acabamos de abrir uma janela completamente nova”, disse Paschal Coyle, físico de astropartículas no centro da física de partículas de Marselha na França. “É realmente um primeiro vislumbre muito emocionante neste regime de energia”.

Os neutrinos são notoriamente anti -sociais. Ao contrário da maioria das outras partículas, elas são quase sem peso e não carregam carga elétrica; portanto, não colidem regularmente, repelem ou interagem com a matéria. Eles fluem por quase tudo – as entranhas das estrelas, a pó agitada de galáxias, pessoas comuns – sem deixar rasto.

Assim, desimpedido, os neutrinos apontam direto para suas origens, tornando-os excelentes guias para os “aceleradores cósmicos” naturais e ainda não uqunown que os criaram. Eles também são espetacularmente ilusórios e, durante décadas, os cientistas trabalharam para prendê -los com instrumentos profundos nas montanhas, sob lagos congelados e enterrados no gelo antártico.

Mas nenhum neutrino capturou anteriormente se assemelhou a algo como este. Os cientistas encontraram o UltraHigh Energy Neutrino usando o telescópio de neutrino de cubos de quilômetro, ou KM3Net, que ainda está em construção, mas já está em operação. O instrumento consiste em um par de detectores a alguns quilômetros abaixo da superfície do Mediterrâneo, nas costas da França e da Sicília.

Um detector-composto de cordas de esferas de captura leve, espaçada pelo comprimento de um campo de futebol e ancorado no fundo do mar-foi apenas 10 % construído quando um terço de seus sensores iluminou com o flash característico de uma observação de neutrinos .

O detector não viu o neutrino diretamente. Em vez disso, ele pegou traços de uma partícula subatômica diferente, conhecida como muon, criada quando o neutrino esbarrou em rochas ou água do mar nas proximidades.

Aquele Muon passou pelo KM3NET a uma velocidade rápida, deixando um rastro de fótons azuis brilhantes no abismo escuro do mar. Usando o padrão de luz, bem como o tempo de sua chegada a diferentes partes da grade, a equipe deduziu a direção do neutrino original. Eles também estimaram que o neutrino carregava 220 milhões de eletrônicos de energia.

Isso não é maior que a energia de uma bola de pingue-pongue em queda. Mas a energia de uma bola de pingue-pongue está espalhada por mil bilhões de bilhões de partículas. Aqui, espremido em uma das menores manchas de matéria em nosso universo, que a energia representava dezenas de milhares de vezes mais do que aquilo que pode ser alcançado pelo principal acelerador de partículas do mundo, o Large Hadron Collider no CERN.

O telescópio registrou o Ultrahigh Energy Neutrino em fevereiro de 2023. Mas os pesquisadores precisavam de dois anos para interpretar e analisar os dados, durante os quais eles passaram entre alegação e ceticismo.

“Demorou um pouco para afundar, para ser sincero”, disse Aart Heijboer, um astrônomo de neutrino do Instituto Nacional de Física Subatômica na Holanda, na entrevista coletiva de terça -feira. Outro cientista disse que a energia da partícula era tão extrema que seus dados totais travaram seu computador.

Antes da descoberta, o neutrino de maior energia já detectado foi de cerca de 10 milhões de voltas eletrônicas. Esse registro impressivo então foi estabelecido em 2014 pelo Observatório Icecube Neutrino, uma grade ainda maior de sensores de luz incorporados no gelo antártico.

É raro um instrumento como o KM3NET detectar um neutrino tão extraordinário tão cedo em sua vida, o que aumentou o ceticismo do resultado. Erik Blaufuss, um físico de Icecube da Universidade de Maryland que escreveu um comentário correspondente na natureza Na quarta -feira, disse que ouviu as dicas da descoberta nas conferências no verão passado. “Acho que havia muita descrença de que isso poderia ser real”, disse Blaufuss. “Em uma década de observações, não vimos nada assim.”

O KM3NET teve sorte, de acordo com Naoko Kurahashi Neilson, astrofísico da Universidade de Drexel que não está formalmente na equipe do telescópio, mas tem status de observador. “É uma prova incrível de que o detector deles funciona bem”, disse ela, acrescentando que a detecção de um neutrino apenas “levanta muito mais perguntas do que responde”.

Uma grande questão é que tipo de acelerador cósmico pode ter gerado essas partículas energéticas. Talvez um buraco negro supermassivo devorando vorazmente o gás e a poeira ao seu redor. Ou talvez uma explosão cataclísmica de raios gama, a maior forma de luz de energia, que ocorre quando o coração de uma estrela se cair.

Tais processos emitem partículas carregadas que podem se enquadrar na matéria próxima, gerando uma enxurrada de neutrinos que correm pelo cosmos e, às vezes, em telescópios na Terra. Outra teoria é que as partículas carregadas interagem com a luz que sobrou do Big Bang, criando neutrinos “cosmogênicos” que podem levar segredos sobre a evolução do universo.

A equipe do KM3NET trabalhará para pregar a direção dos neutrinos com mais precisão, para melhor identificar a origem da partícula. E à medida que o telescópio se aproxima da conclusão em 2028, os cientistas esperam que mais neutrinos de PEP comparáveis ​​possam se revelar.

Para o Dr. de Jong, a descoberta destacou a importância de tentar novos tipos de detecção, como acústico e rádio Sentindo, isso pode ser mais capaz de capturar neutrinos em energias ultra -altas.

“Agora, sabemos que esses neutrinos não são apenas previstos”, disse ele. “Eles estão lá. Eles são reais. ”