مؤخراً، انغمس نيوترينو من الفضاء في البحر الأبيض المتوسط بطاقة تفوق جميع النيوترينوات المعروفة الأخرى.
حاملاً طاقة تصل إلى حوالي 220 مليون مليار إلكترون فولت، كان هذا الجسيم حوالي 20 مرة أكثر طاقة من أعلى النيوترينوات الكونية التي تم رصدها سابقًا، كما أفاد الباحثون في عدد 13 فبراير من مجلة Nature. وقد تم رصد الجسيم بواسطة تلسكوب النيوترينو “كيوبك كيلومتر”، أو KM3NeT، الذي لا يزال قيد الإنشاء جزئيًا.
يقول فرانسيس هالزن، عالم الفيزياء في جامعة ويسكونسن–ماديسون ورئيس فريق البحث في مرصد آيس كيوب للنيوترينوات في القارة القطبية الجنوبية: “لقد حققوا نجاحًا كبيرًا. لقد كنا نجمع البيانات باستخدام جهاز كشف أكبر بكثير لمدة عشر سنوات. لم نشهد مثل هذا الحدث من قبل.”
يحرص الفيزيائيون على توثيق النيوترينوات الكونية لأن هذه الجسيمات الخفيفة وغير المشحونة كهربائيًا يمكن أن تعبر مساحات شاسعة من الفضاء تقريباً دون أن تتأثر. يمكن أن تقدم الأكثر طاقة منها رؤى غير مسبوقة حول الظواهر القوية التي تطلقها، مثل الثقوب السوداء الضخمة. لكن التقاط جسيمات تتفاعل بالكاد مع المادة يتطلب تلسكوبات عملاقة مصنوعة من حساسات محاطة بالجليد، مثل آيس كيوب أو مغمورة تحت الماء مثل KM3NeT.
تحتوي أجهزة الكشف عن النيوترينو الخاصة بـ KM3NeT – واحدة قبالة ساحل صقلية والأخرى بالقرب من جنوب فرنسا – على أسلاك بطول مئات الأمتار مشدودة بحزم من حساسات الضوء المثبتة على قاع البحر.
عندما تتفاعل النيوترينوات الكونية مع المادة داخل أو بالقرب من جهاز كشف KM3NeT، فإنها تنتج جسيمات مشحونة مثل الميونات. بينما تتحرك هذه الميونات عبر الماء، تصدر ومضات خافتة من الضوء الأزرق يمكن لحساسات KM3NeT التقاطها. يمكن أن يكشف توقيت اكتشاف الحساسات المختلفة لهذا الضوء عن مسار الجسيم؛ حيث تعكس سطوع اللون الأزرق طاقة الجسيم.
في 13 فبراير 2023، مرت عبر جهاز الكشف بالقرب من صقلية ميون ذو طاقة عالية جداً يسير تقريباً بشكل متوازٍ مع الأفق. في ذلك الوقت، كانت هناك فقط 21 سلك استشعار مخطط له ضمن الـ230 سلكاً المخطط لها موجودة بالفعل. بناءً على الطاقة والمسار الخاص بالميون ، حدد علماء KM3NeT أنه يجب أن يكون قد نتج عن نيوترينو قادم من الفضاء بدلاً من جسيم قادم من الغلاف الجوي.
تشير المحاكاة إلى أن طاقة النيوترينو كانت حوالي 220 بيتا إلكترون فولت. كان حامل الرقم القياسي السابق يمتلك حوالي 10 بيتا إلكترون فولت.
“إنه وضع مذهل نوعاً ما”، يقول لويجي أنطونيو فوسكو عضو فريق KM3NeT وعالم الفيزياء بجامعة ساليرنو في فسيكانو بإيطاليا. إنه كما لو كان علماء نيوترينو قد رأوا فقط حرائق تغذيها بعض أعواد الحطب القليلة “ثم يأتي شخص ما بمشعل لهب.” يقدر الباحثون في KM3NeT أنهم يتوقعون رؤية نيوترينو بهذا العيار مرة كل سبعين عامًا تقريبًا.
“دخلت بالتأكيد بشيءٍ مِن الشك”، يقول إريك بلاوفوس عالم الفيزياء بجامعة ماريلاند الذي كتب تعليقاً على الدراسة في نفس عدد مجلة Nature. “لكنهم يقدمون حجة مقنعة جداً في الورقة بأنها حقيقية.”
لتتبع أصول النيوترينو ، قام فريق KM3NeT بفحص بيانات تلسكوبات أشعة غاما وأشعة X والراديوية. برز اثنا عشر جسمًا فضائيًا ضمن المنطقة السماوية التي جاء منها النيوترينو . يقول فوسكو: “معظمهم نوى مجرية نشطة”، وهي نوى مشرقة للمجرّات حيث تقوم الثقوب السوداء الضخمة بابتلاع الغاز والغبار.” المشكلة هي أنه يوجد الكثير منهم”.
“لا يمكنك تحديد واحد بعينه.”
