Bilim insanları, Sicilya yakınlarındaki Akdeniz’in derinliklerinde inşası devam eden bir gözlemevini kullanarak, evrenin en büyük felaketlerinden bazılarını anlama yolunda önemli bir adım daha atarak, rekor kıran bir enerjiye sahip nötrino adı verilen hayaletimsi bir atom altı parçacık tespit ettiler.

KM3NeT (Kübik Kilometre Nötrino Teleskobu) İşbirliği’nin bir parçası olan araştırmacılar, nötrinonun Samanyolu galaksisinin ötesinden geldiğine inanıyor. Nötrinonun başka bir kaynaktan ortaya çıkmış olabileceği halde, uzak galaksilerin merkezindeki çevredeki maddeyi aktif olarak yutan 12 süper kütleli kara deliği olası başlangıç ​​noktaları olarak tanımladılar.

Atina’daki Demokritos Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’ne bağlı Nükleer ve Parçacık Fiziği Enstitüsü’nden bilim insanları, KM3NeT’te yer alarak deneyin inşası, işletimi, veri analizi ve yönetiminde önemli bir rol oynuyorlar.

KM3NeT, Akdeniz’in dibinde bulunan iki büyük nötrino dedektöründen oluşur. ARCA adlı dedektör – Sicilya yakınlarında 3.450 metre derinlikte – yüksek enerjili nötrinoları bulmak için tasarlanmıştır. ORCA adlı dedektör – Fransa, Provence yakınlarında 2.450 metre derinlikte – düşük enerjili nötrinoları tespit etmek için tasarlanmıştır.

ARCA tarafından Şubat 2023’te tespit edilen yeni tanımlanan “ultra yüksek enerjili” nötrinonun yaklaşık 120 katrilyon elektronvolt (bir enerji birimi) olduğu ölçüldü.

Şimdiye kadar tespit edilen diğer nötrinolardan 30 kat, foton adı verilen ışık parçacıklarından bir katrilyon kat ve Cenevre yakınlarındaki dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın ürettiği parçacıklardan 10 bin kat daha enerjikti.

Fransa’daki Marsilya Parçacık Fiziği Merkezi’nden (CPPM) fizikçi Paschal Coyle, Çarşamba günü Nature dergisinde yayımlanan araştırmanın liderlerinden biri olarak, “Bu, enerjinin tamamen keşfedilmemiş bir bölgesinde” dedi.

Araştırmacılardan bir diğeri olan Hollanda’daki Nikhef Ulusal Atomaltı Fizik Enstitüsü’nden fizikçi Aart Heijboer, “Bu nötrinonun enerjisi olağanüstü” diye ekledi.

Nötrinolar bilim insanlarına kozmosu incelemek için elektromanyetik radyasyona dayalı olmayan farklı bir yol sunar – ışık. Evrenin birçok yönü yalnızca ışık kullanılarak çözülemez.

Nötrinolar elektriksel olarak nötrdür, en güçlü manyetik alandan bile etkilenmezler ve nadiren maddeyle etkileşime girerler. Nötrinolar uzayda hareket ederken, maddeden -yıldızlar, gezegenler veya başka herhangi bir şey- engellenmeden geçerler.

Bu onları “kozmik haberciler” yapar çünkü bilim insanları onları Samanyolu’ndaki veya galaksiler arasındaki kaynaklarına kadar izleyebilir ve böylece kozmostaki en enerjik süreçlerden bazılarını öğrenebilirler.

“Nötrinolar hayalet parçacıklardır. Duvarlardan, Dünya’nın içinden ve evrenin kenarından taa uzaklara kadar seyahat ederler,” dedi Coyle. “Nötrinoların sıfır yükü, sıfır boyutu, neredeyse sıfır kütlesi ve neredeyse sıfır etkileşimi vardır. Hayal edilebilecek en yakın sıfır şeydirler, ancak yine de evreni tam olarak anlamak için anahtardırlar.”

Uzayda hızla ilerleyen diğer yüksek enerjili kozmik haberciler o kadar güvenilir değildir. Örneğin, kozmik ışınların yolu manyetik alanlar tarafından bükülür, bu yüzden kökenlerinin bulunduğu yere kadar izlenemezler.

Nötrinoları tespit etmek basit değildir, derin su altında veya buzda bulunan büyük gözlemevleri gerektirir. Bu ortamlar, geçen bir nötrinonun bir parçacıkla etkileşime girebileceği ve Cherenkov radyasyonu adı verilen bir ışık parlaması üretebileceği geniş ve şeffaf bir hacim sunar.

Araştırmacılar, ARCA’da tespit edilen ve müon adı verilen bir nötrino türü olan parçacığın, yatay yörüngesi ve dedektöre ulaşmadan önce yaklaşık 140 km kaya ve deniz suyunun içinden geçmiş olması nedeniyle kozmik kökenli olduğu sonucuna vardılar.

KM3NeT dedektörleri halen yapım aşamasında olup henüz tam kapasitelerine ulaşmamıştır.

Nötrinolar çeşitli astrofiziksel süreçlerle çeşitli enerji seviyelerinde üretilir. Örneğin, düşük enerjili nötrinolar yıldızların içindeki nükleer füzyon süreçlerinde doğar.

Yüksek enerjili nötrinolar, kara deliğin düşen maddeyi açgözlülükle yemesi veya yıldızların patlayıcı ölümleri sırasında gama ışınlarının patlamaları gibi şiddetli olaylarda meydana gelen parçacık çarpışmalarından kaynaklanır. Ayrıca, yüksek enerjili kozmik ışınlar ile evrenin arka plan radyasyonu arasındaki etkileşimler tarafından da üretilebilirler.

Nötrinoların incelenmesi henüz oluşum aşamasındadır.

“Peki bu neden önemli? Temel olarak evrende neler olup bittiğini anlamaya çalışmak,” dedi Heijboer. [Reuters, AMNA]