'Kozmik Haberci': Galaksimizin Dışında Gizemli 'Çok Yüksek Enerjili Nötrino' Tespit Edildi

Çok çok uzaklarda bir galaksi. CNRS bir "depremden" ve "Evrene açılan yeni bir pencereden" bahsediyor. Nature dergisinde 12 Şubat Çarşamba günü yayınlanan bir çalışmada, Akdeniz'in dibinde, Dünya'da şimdiye kadar kaydedilenlerden otuz kat daha yüksek enerjiye sahip bir nötrino (Editörün notu) tespit edildiği öğrenildi .

Temel parçacıkların en enerjik olanıdır. Ve Evren'in uç olaylarının anlaşılmasında önemli ilerleme kaydedilmesine yardımcı olması bekleniyor.

CNRS'nin basın bülteninde, bu keşfin "mevcut astrofizik modellerini sarstığı" belirtiliyor.

Bu inanılmaz parçacığın kökeni henüz belirlenememiş olsa da bilim insanları onun bizim galaksimizden gelmediğinden eminler.

Evrende bol miktarda bulunan ancak yakalanması zor bir temel parçacık olan nötrinonun, adından da anlaşılacağı gibi, elektrik yükü ve neredeyse hiç kütlesi yoktur: kütlesi, elektronun kütlesinden bir milyon kat daha zayıftır. Aynı zamanda bilinen en hafif kütleli parçacıktır. Ayrıca maddeyle zayıf bir etkileşime girer.

Çalışmanın yayınlanmasına eşlik eden bir basın bülteninde İtalyan Nükleer Fizik Enstitüsü'nden araştırmacı Rosa Coniglione, nötrinoların bilim insanları için özel bir ilgi konusu olduğunu, çünkü "özel kozmik haberciler" olduklarını açıklıyor.

Evrendeki en şiddetli olaylar (örneğin süpernova patlaması, iki nötron yıldızının birleşmesi veya süper kütleli kara delikler etrafındaki aktivite) "ultra yüksek enerjili" nötrinolar üretir.

Bu parçacıklar maddeyle çok az etkileşime girdiğinden, kendilerini üreten yoğun ve türbülanslı alanlardan kaçabilir ve Evren boyunca düz bir çizgide yol alabilirler. Ve böylece astrofiziksel olayların kökeni hakkında daha klasik yöntemlerle ulaşılamayan değerli bilgiler sağlanmaktadır.

"Örneğin, bize doğru gelen nötrinoların yarısını durdurmak isteseydik, dokuz milyar kilometre kalınlığında bir kurşun duvar örmemiz gerekirdi," diye açıklıyor CNRS'de astrofizikçi olan Sonia El Hedri bir videoda .

Ancak bu "hayalet" parçacıkları tespit etmek son derece zordur. CNRS, Dünya'nın her santimetrekaresinden saniyede 60 milyar nötrinonun iz bırakmadan geçtiğini belirtiyor.

Havada birkaç tane yakalamayı ummak için çok büyük miktarda suya ihtiyacınız var; en az bir kilometreküp, yani 400.000 olimpik yüzme havuzuna eşdeğer. İşte bu nedenle Akdeniz, Kübik Kilometre Nötrino Teleskobu'na (KM3NeT) ev sahipliği yapmaktadır.

Halen inşası devam eden tesis, iki alana yayılmıştır: Yüksek enerjili astronomiye adanmış olan ARCA, Sicilya (İtalya) kıyılarında 3.450 metre derinlikte ve nötrinonun temel özelliklerini incelemek için optimize edilmiş olan ORCA, Toulon (Fransa) kıyılarında 2.450 metre derinlikte.

Çok küçük miktarlardaki ışığı yükseltme kapasitesine sahip fotoçoğaltıcılarla donatılmış, birkaç yüz metre uzunluğundaki kablolar, belirli mesafelerde deniz tabanına sabitleniyor.

"Suyun ilgi çekici yanı, nötrinonun genel olarak madde içinde etkileşime girdiğinde, elektrik yüklü parçacıklar üretmesidir. Ve bu parçacıklar bir ortamda yeterince hızlı hareket ederse, ışık emisyonuna neden olabilirler," diye açıklıyor Sonia El Hedri. Buna Çerenkov etkisi denir.

"Su, şeffaflığı nedeniyle bu etkinin saptanması için özellikle ideal bir ortamdır" diye devam ediyor astrofizikçi.

21 ülkeden 350 bilim insanını bir araya getiren bir iş birliği olan KM3NeT'e göre, 13 Şubat 2023'te bir nötrinonun ürettiği ağır bir elektron olan müon "tüm ARCA dedektöründen geçerek aktif sensörlerin üçte birinden fazlasında sinyaller oluşturdu."

Nötrinonun başlangıçtaki enerjisi 220 petaelektronvolt (PeV) veya 200 milyon milyar elektronvolt idi. Dünyada daha önce görülmemiş büyüklükte bir figür.

Hollanda Alt Atomik Fizik Enstitüsü (Nikhef) profesörü ve KM3NeT üyesi Aart Heijboer, bir basın toplantısında yaptığı açıklamada, "Bu, bir metre yükseklikten düşen bir ping-pong topunun enerjisine yakın" ancak "tek bir temel parçacıkta" bulunuyor, diye açıkladı.

Ancak bir ping-pong topu trilyonlarca molekülden oluşurken, bu aynı miktarda enerji taşıyan tek bir temel parçacıktır.

Marsilya Parçacık Fiziği Merkezi'nde CNRS araştırma direktörü olan Paschal Coyle, böyle bir parçacığın üretilmesinin "jeostasyoner uyduların mesafesinde Dünya'nın her tarafında bir hızlandırıcıya ihtiyaç duyacağını" sözlerine ekledi.

"Bir galaksinin kalbinde gizlenen kara delik? Gama ışını patlaması? Süpernova?", CNRS tarafından bu Çarşamba günü kökeni sorgulanıyor.

Böyle bir enerji seviyesinde nötrinonun kökeni ancak kozmik olabilir. CPPM araştırmacısı Damien Dornic, "Olayı meydana getiren mesafe bilinmiyor, ancak oldukça emin olduğumuz şey, bunun bizim galaksimizden gelmediği" konusunda vurguda bulundu.

Astrofizikçiler, kütleli ve potansiyel olarak uyumlu kara delikler tarafından desteklenen parçacıkları durmaksızın hızlandıran aşırı radyasyon kaynakları olan on iki blazar tespit ettiler.

Rosa Coniglione, bunun aynı zamanda "ultra enerjili kozmik ışınların, galaksiler arası kozmik arka plandaki fotonlarla etkileşimi" sonucu oluşan "kozmojenik" bir nötrinonun ilk tespiti olabileceğini açıkladı.

Bu da "kozmik ışınların bileşimini" ve "Evrenin evrimini" anlamaya yardımcı olabilir.

Aart Heijboer, "Bu olay meydana geldiğinde nötrino uyarı sistemimiz hala geliştirilme aşamasındaydı" dedi. Yıl sonuna doğru yeni bir tespit yapıldığında, saniyeler içinde "dünyanın dört bir yanındaki tüm teleskoplara" gökyüzünün o yönüne doğrultulup bir kaynak aranabilmesi için bir uyarı gönderilecek.