کشف پرانرژی‌ترین نوترینوی شناخته‌شده روی زمین در اعماق دریای مدیترانه

دانشمندان و مهندسان برای فیلترکردن نوترینوهای کم‌انرژی و جست‌وجو برای نوترینوهای پرانرژی‌تر، درحال ساخت تلسکوپ نوترینو KM3NeT هستند که از دو آشکارساز ARCA و ORCA تشکیل شده و در مکان‌های جداگانه‌ای در اعماق دریای مدیترانه مستقر شده است.

همان‌طور که هواپیمای درحال پرواز با سرعت بالاتر از سرعت صوت، انفجار صوتی ایجاد می‌کند، ذره‌ای که از محیط کندکننده‌ی نور مانند آب با سرعتی بیشتر از سرعت نور حرکت می‌کند، به دنبال خود درخشش آبی رنگ ضعیفی ایجاد می‌کند. دانشمندان با جست‌وجوی این درخشش که به آن «تابش چرنکوف» گفته می‌شود، می‌توانند رد ذرات فرعی را که پس از برخورد مستقیم نوترینوها با هسته اتمی ایجاد می‌شود، شناسایی کنند.

در فوریه ۲۰۲۳ آشکارساز ARCA که در بستر دریا و ۸۰ کیلومتر دورتر از ساحل پورتوپالو دی کاپو پاسرو در سیسیل قرار دارد، به چنین کشفی دست یافت. در آنجا و ۳٫۵ کیلومتر زیر سطح آب، ذره زیراتمی به نام میون از آشکارساز عبور کرد و بیش از یک‌سوم حسگرهای آن را روشن کرد. دانشمندان با ردیابی زاویه مسیر این میون و تجزیه‌وتحلیل انرژی آن، نتیجه گرفتند که این میون حاصل نوترینوی کیهانی بوده که انرژی‌اش بیشتر از هر نوترینوی ثبت‌شده‌ای است.

منبع دقیق نوترینوی فوق‌العاده پرانرژی مشخص نیست. پژوهشگران گمان می‌کنند که ممکن است این نوترینو توسط  «شتاب‌دهنده‌های کیهانی قدرتمند» مانند سیاه‌چاله، ابرنواختر یا تپ‌اختر شتاب گرفته باشد یا حتی ممکن است این اولین شناسایی نوترینوی «کیهانی» باشد که از برخورد یک پرتو کیهانی با نور ریزموج زمینه کیهانی ایجاد شده باشد.

دانشمندان برای یافتن پاسخ، به توسعه‌ی دستگاه KM3NeT ادامه خواهند داد و آشکارساز بزرگ‌تری می‌سازند که قادر خواهد بود نوترینوهای نادر بیشتری را که از سیاره ما عبور می‌کنند، شناسایی کند.

پاسکال کویل از نویسندگان مطالعه و پژوهشگر مرکز ملی تحقیقات علمی در مارسی فرانسه در بیانیه‌ای گفت: «آشکارساز KM3NeT شروع به کاوش در دامنه‌ای از انرژی و حساسیت کرده که در آن نوترینوهای شناسایی‌شده ممکن است از پدیده‌های اخترفیزیکی شدید منشا گرفته باشند. اولین مورد شناسایی نوترینویی با انرژی برابر صدها پتا الکترون‌ولت (PeV) در تاریخ، فصل جدیدی را در اخترشناسی نوترینو و پنجره مشاهده‌ای جدیدی رو به کیهان می‌گشاید.»