В феврале 2023 года детектор космических частиц, расположенный в глубине Средиземного моря, зафиксировал появление нейтрино с энергией, примерно в 20-30 раз превышающей энергию любого другого нейтрино, зарегистрированного ранее. Частица, получившая обозначение KM3-230213A, имела расчетную энергию 220 петаэлектронвольт (ПэВ), что намного больше, чем 10 ПэВ у самого энергичного нейтрино, зарегистрированного ранее. Это открытие вызвало большой ажиотаж среди физиков, но и породило множество вопросов.
Нейтрино - самые распространенные частицы во Вселенной, обладающие массой. Они относятся к типу фундаментальных частиц, что означает, что они не распадаются на более мелкие составляющие, и поэтому очень малы и легки. На самом деле, они самые легкие из всех субатомных частиц, обладающих массой. Нейтрино также не имеют заряда (в отличие, скажем, от электронов, другого типа фундаментальных частиц, которые имеют отрицательный заряд). В результате нейтрино лишь в очень редких случаях взаимодействуют с другой материей; чаще всего они проходят сквозь нее, не изменяя ее. На самом деле, с тех пор как вы начали читать эту статью, через ваше тело прошли триллионы нейтрино, путешествующих в пространстве. По этой причине нейтрино иногда называют "частицами-призраками"
По мнению физиков частиц, обнаружение этого аномально энергичного нейтрино можно объяснить только двумя способами: Либо KM3-230213A было свидетельством космического процесса, возможно, никогда ранее не наблюдавшегося, способного изменить наше представление о нейтрино; либо это была досадная ошибка измерения. Исследователи быстро приступили к работе, чтобы выяснить, какое из объяснений верно.
Ныне, похоже, есть ответ. В комплексном исследовании, опубликованном в журнале Physical Review X, данные KM3-230213A сравниваются с базами информации о других обнаруженных частицах-призраках. Проанализировав имеющиеся данные, ученые считают, что это удивительное ультраэнергетическое нейтрино не было статистической иллюзией.
Как камень не может описать природу горы, так и нейтрино с энергией 220 ПэВ само по себе не может объяснить явление, которое его породило. Как признается в статье, на основе имеющейся информации невозможно "сделать твердые выводы о том, намекает ли это наблюдение на новый компонент спектра со сверхвысокой энергией"
Но если бы существовали другие записи столь же энергичных нейтрино, это стало бы существенным достижением, намекнув на существование других ранее невидимых явлений. "Это может означать, что мы впервые наблюдаем космогенные нейтрино, которые образуются при взаимодействии космических лучей с космическим микроволновым фоном, или может указывать на новый вид астрофизического источника", - говорится в исследовании.
Энергия нейтрино 2023 года также предполагает, что оно могло быть испущено одним из мощных космических ускорителей, известных нам во Вселенной: гамма-всплеском или сверхновой, или, возможно, релятивистской струей - пучком плазмы, испускаемым из окрестностей черной дыры. В отличие от этого, многие нейтрино, обнаруженные на Земле, являются атмосферными нейтрино, которые образуются в результате столкновения космических лучей с атомами в земной атмосфере и являются гораздо менее энергичными. Это одни и те же частицы, но их вероятное происхождение влияет на их энергию.
Различные отрасли науки используют и изучают нейтрино по разным причинам. Поскольку нейтрино путешествуют по Вселенной, не отклоняясь и не поглощаясь, они могут предоставить ценную информацию об очень далеких космических событиях. Некоторые ученые считают их "репортерами из Вселенной", которые время от времени прилетают на Землю с данными, которые иначе были бы утеряны.
Эта статья изначально появилась на сайте en Español и была переведена с испанского.