Заброшенный космос: откуда пришло мощное нейтрино, пойманное в Средиземноморье?

В феврале 2023 года глубоководный детектор KM3NeT, расположенный на глубине 3450 метров под поверхностью Средиземного моря, зафиксировал событие, которое войдет в историю физики элементарных частиц. Было обнаружено нейтрино с энергией 220 петаэлектронвольт (PeV). Это в 22 раза превышает предыдущий зафиксированный максимум в 10 PeV. В недавнем исследовании 2025 года, опубликованном в журнале Physical Review X, ученые подтвердили: это не сбой, а реальное попадание элементарной частицы, получившей обозначение KM3-230213A.

Нейтрино — это элементарные частицы, не имеющие электрического заряда и практически лишенные массы. Они слабо взаимодействуют с материей, проникая сквозь нее, как призрак. Сквозь наше тело каждую секунду проходят сотни миллиардов таких "частиц-призраков", и мы этого даже не замечаем. Заметить их можно лишь в очень редкие моменты, когда нейтрино сталкивается с другой частицей, вызывая каскад вторичных частиц и слабое свечение. Именно это и произошло в детекторе KM3NeT.

"Модели света, обнаруженные для KM3-230213A, показывают четкое соответствие с тем, что ожидается от релятивистской частицы, пересекающей детектор, скорее всего, мюона… наиболее вероятным сценарием является то, что мюон возник во взаимодействии астрофизического нейтрино в непосредственной близости от детектора", — пояснили члены коллаборации KM3NeT.

Уникальность находки: энергия выше существующих рекордов

Особенность этого события заключается в том, что другие крупные установки, такие как IceCube и Pierre Auger, работающие более десяти лет, не фиксировали нейтрино с такой энергией. Вероятность того, что именно KM3NeT поймал первое в истории сверхэнергетическое нейтрино, оценивается примерно как 1 к 100, но данные не противоречат этой возможности.

Происхождение KM3-230213A пока остается неизвестным. Среди возможных гипотез — экстремальные астрофизические явления, такие как гамма-всплески, взрывы сверхновых, выбросы из активных ядер галактик или взаимодействие космических лучей с космическим микроволновым фоном — реликтовым излучением, оставшимся от Большого взрыва 13,8 миллиардов лет назад.

Интересно, что появление столь высокоэнергетичных нейтрино может указывать на существование "нового компонента" во Вселенной — источника или механизма, ранее не наблюдавшегося. Пока не ясно, идет ли речь о совершенно новых типах астрофизических объектов или о редких процессах в уже известных.

Дистанция до источника: вероятный путь из дальнего космоса

Исследователи считают маловероятным, что нейтрино пришло из Млечного Пути. Его путь, скорее всего, начался в экстремально удаленной точке космоса, что делает открытие еще более захватывающим. В настоящее время ученые работают над уточнением траектории частицы, чтобы приблизиться к разгадке ее происхождения.

"КМ3-230213А открыло новое окно в нейтринной астрономии сверхвысокой энергии. Это наш лучший шанс получить знания о самых экстремальных объектах, которые населяют нашу Вселенную", — отмечает коллаборация KM3NeT, подчеркивая важность этого открытия.

Интересные факты о нейтрино:

• Нейтрино — одна из самых распространенных частиц во Вселенной.
• Нейтрино имеет очень малую массу, близкую к нулю.
• Нейтрино способно проходить сквозь материю, почти не взаимодействуя с ней.
• Нейтрино образуются в результате ядерных реакций, происходящих в звездах.

Обнаружение сверхэнергетического нейтрино детектором KM3NeT — это важный шаг в развитии нейтринной астрономии и физики элементарных частиц. Это открытие открывает новые возможности для изучения экстремальных космических явлений и может привести к новым открытиям о природе Вселенной.