Ένα «κοσμικό φάντασμα» στα βάθη της Μεσογείου

Η ανίχνευση του πιο ενεργητικού νετρίνο στην ιστορία, από το KM3NeT

Στα 3500 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της Μεσογείου, ένα τεράστιο πείραμα φυσικής “άκουσε ένα ψίθυρο του Σύμπαντος”. Στις 13 Φεβρουαρίου 2023, ο υποβρύχιος ανιχνευτής KM3NeT-ARCA, ανοιχτά της Σικελίας, κατέγραψε ένα γεγονός που δημοσιεύτηκε μόλις φέτος (2025) στο περιοδικό Nature: την παρουσία ενός νετρίνο με ενέργεια περίπου 220 PeV – τριάντα φορές μεγαλύτερη από κάθε προηγούμενη ανίχνευση ( περίπου 6 PeV το 2013 από το πείραμα ICE CUBE).

Το γεγονός αυτό, με τον κωδικό KM3-230213A, θεωρείται η πρώτη παρατήρηση ενός υπερενεργειακού κοσμογενούς νετρίνο – ενός σωματιδίου που πιθανότατα δημιουργήθηκε όταν κοσμικές ακτίνες εξαιρετικά υψηλής ενέργειας συγκρούστηκαν με το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, το «απομεινάρι» της Μεγάλης Έκρηξης, βέβαια θα μπορούσε να προέρχεται και απο αστροφυσικές πηγές υψηλών ενεργειών, όπως οι εκλάμψεις ακτίνων γάμμα και οι ενεργοι γαλαξιακοί πυρήνες. 

Τι είναι τα νετρίνο;

Τα νετρίνα συχνά αποκαλούνται «φαντάσματα» της φύσης. Δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, έχουν απειροελάχιστη μάζα και αλληλεπιδρούν τόσο ασθενώς με την ύλη, που τρισεκατομμύρια από αυτά διαπερνούν το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο χωρίς να τα αντιληφθούμε.

Για να καταγράφει έστω και ένα, χρειάζεται ένας γιγάντιος ανιχνευτής. Το KM3NeT είναι ακριβώς αυτό: ένα δίκτυο από κάθετες «γραμμές» αισθητήρων, με σφαιρικές οπτικές μονάδες που περιέχουν φωτοπολλαπλασιαστές. Οι μονάδες αυτές παρακολουθούν τον απόλυτα σκοτεινό βυθό, περιμένοντας τις αχνές μπλε λάμψεις που αφήνουν τα φορτισμένα σωματίδια όταν ταξιδεύουν στο νερό πιο γρήγορα από το φως μέσα σε αυτό — το φαινόμενο της ακτινοβολίας Cherenkov.

Το συμβάν του Φεβρουαρίου 2023

Εκείνη τη νύχτα, το KM3NeT κατέγραψε ένα μιόνιο που διέσχισε ολόκληρο τον ανιχνευτή. Από την ενέργειά του (~120 PeV) και την κατεύθυνσή του (σχεδόν παράλληλη με την επιφάνεια της θάλασσας), οι επιστήμονες κατέληξαν ότι προήλθε από την αλληλεπίδραση ενός νετρίνο πολύ υψηλότερης ενέργειας (~220 PeV).

Η καταγραφή ήταν εντυπωσιακή: πάνω από 28.000 ανιχνεύσεις φωτονίων σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, από έναν ανιχνευτή που τότε λειτουργούσε μόλις στο 10% της πλήρους ισχύος του.

Γιατί είναι τόσο σημαντικό

• Ρεκόρ ενέργειας: κανένα νετρίνο στην ιστορία της φυσικής δεν είχε ποτέ καταγραφεί σε τόσο υψηλή ενέργεια.
  
• Κοσμική προέλευση: το συμβάν δίνει τις πρώτες απτές ενδείξεις για την ύπαρξη κοσμογενών νετρίνο, που συνδέονται με την προέλευση των υπερυψηλής ενέργειας κοσμικών ακτίνων.
  
• Νέα φυσική; η σπανιότητα και η ενέργεια του γεγονότος αφήνουν ανοιχτό το ενδεχόμενο να υποκρύπτονται μηχανισμοί που δεν εξηγούνται απόλυτα από το Καθιερωμένο Πρότυπο.
  

Τι περιμένουμε από εδώ και πέρα

Η ανακάλυψη αυτή είναι μόνο η αρχή. Καθώς το KM3NeT ολοκληρώνεται και τίθεται σε πλήρη λειτουργία, αναμένουμε:

• περισσότερα υπερενεργειακά γεγονότα, ώστε να μπορέσουμε να μελετήσουμε στατιστικά τις πηγές,
  
• συσχετίσεις με παρατηρήσεις ακτίνων γ, βαρυτικών κυμάτων και άλλων «αγγελιαφόρων», στο πλαίσιο της πολυμηνυματικής αστρονομίας,
  
• και, ίσως, ανατροπές στην κατανόησή μας για το ποιοι επιταχυντές παράγουν τα πιο ενεργητικά σωματίδια στο Σύμπαν.
  

Ένα νέο παράθυρο στο Σύμπαν

Το νετρίνο των 220 PeV δεν είναι απλώς ένα νέο ρεκόρ. Είναι το πρώτο βήμα σε μια νέα εποχή: την εποχή όπου οι ωκεανοί μας μετατρέπονται σε τηλεσκόπια, και όπου το πιο «αόρατο» σωματίδιο της φύσης μάς οδηγεί στις πιο βίαιες και μυστηριώδεις γωνιές του Σύμπαντος. 

Βασισμένο στο άρθρο: The KM3NeT Collaboration, Nature (2025), «Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino at the bottom of the sea».

Διαβάστε περισσότερα για τα πειράματα  KM3NeT και ICECUBE και για το ελληνικό πείραμα ΝΕΣΤΩΡ.