Evrenin Derinliklerinden Gelen Parçacık, Tüm Enerji Sınırlarını Aştı
Çığır açan bir keşif nötrino astronomisi alanını sarstı; bilim insanları KM3NeT teleskobunu kullanarak Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki en güçlü çarpışmalardan 16.000 kat daha büyük enerji seviyesine sahip ultra yüksek enerjili bir nötrino tespit etti.
Bu yakalanması zor “hayalet parçacıklar”, potansiyel olarak süper kütleli kara deliklerden veya dehşet verici süpernovalardan kaynaklanan, evrenin en uç olaylarına nadir bir bakış sağlıyor. Muhtemelen kozmojenik olan bu nötrinonun tespiti, kozmik ışın ivmesi ve kozmosumuzu şekillendiren temel güçler hakkında yeni sırların kilidini açabilir. Ancak, gerçek kaynağını belirlemek ve önemini teyit etmek için daha fazla tespit yapılması gerekiyor.
Hayalet Parçacıkların Peşinde
Bonn’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden gökbilimcilerin de aralarında bulunduğu uluslararası bir bilim ekibi, KM3NeT teleskobunu kullanarak rekor düzeyde enerjiye sahip bir nötrino tespit etti. Bir kilometre genişliğindeki bu derin deniz gözlemevi, CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda şimdiye kadar üretilen en güçlü parçacık çarpışmalarından 16.000 kat daha enerjik bir sinyal yakaladı.
Daha sonra Akdeniz’deki KM3Net nötrino teleskobunun bir parçası haline gelecek olan dijital optik modüllerin montajı. Kredi: KM3NeT İşbirliği.
KM3NeT Nötrinoları Nasıl Yakalar
Nötrinolar evrendeki en zor bulunan parçacıklar arasındadır. Neredeyse hiç kütleleri yoktur, elektrik yükü taşımazlar ve madde ile nadiren etkileşime girerler. KM3NeT’nin o zamanki sözcü yardımcısı Rosa Coniglione, “Onlar evrendeki en enerjik olayların sırlarını açığa çıkaran özel kozmik habercilerdir” dedi.
Nötrinolar çoğu maddenin içinden tespit edilmeden geçtiği için KM3NeT tespit ortamı olarak deniz suyuna güveniyor. Yakında, gözlemevi birkaç kilometre küpü kapsayacak ve hassasiyetini önemli ölçüde artıracak. Yüksek enerjili bir nötrino sudaki bir atom çekirdeğiyle etkileşime girdiğinde, elektronun negatif yük taşıyan daha ağır bir kuzeni olan bir müon üretebilir. Müon o kadar hızlı hareket eder ki, Cherenkov radyasyonu olarak bilinen ve süpersonik bir jet tarafından üretilen sonik patlamaya benzer bir ışık konisi oluşturur.
KM3NeT bu ışığı tespit etmek için tasarlanmıştır. Teleskop, her biri bir kolye üzerindeki incileri andıran 18 küresel optik modül taşıyan 230 dikey diziden oluşmaktadır. Her modülün içinde 31 adet fotoçoğaltıcı, her yönden gelen en zayıf ışık parıltılarını bile güçlendiriyor. Bu aygıtlar bilim insanlarının yakalanması zor nötrinoları izlemelerine ve kökenlerini ortaya çıkarmalarına olanak tanıyarak evrendeki en güçlü kozmik olaylardan bazılarına ışık tutuyor.
Nötrino Astronomisinde Yeni Bir Dönem
KM3NeT artık aşırı astrofiziksel olaylardan gelen nötrinoları tespit ederek daha önce keşfedilmemiş enerji aralıklarını keşfediyor. Tespit sırasında KM3NeT sözcüsü ve Fransa’daki IN2P3/CNRS’de araştırmacı olan Paschal Coyle, “Yüzlerce PeV aralığında bir nötrinonun bu ilk tespiti, nötrino astronomisinde yeni bir sayfa açıyor” diyor. Bir petaelektronvolt (PeV) 1015 veya bir katrilyon elektronvolta karşılık gelir.
Rekor Kıran Nötrino Nereden Geldi?
Temel soru, Dünya’ya çarpan ve okyanusunda ya da atmosferinde reaksiyona giren yüksek enerjili parçacıkların nereden geldiğidir.
Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden Yuri Kovalev, “Diğer teleskoplardan gelen gözlemleri de ekleyerek kozmik ışınların hızlanması, nötrino üretimi ve süper kütleli kara deliklerin bu enerjik olayları şekillendirmedeki rolü arasında bağlantı kurmaya çalışıyoruz” diyor.
Süper kütleli kara deliklerin bulunduğu ortamın yanı sıra süpernova patlamaları da güçlü kozmik parçacık hızlandırıcıları için adaylar arasında yer alıyor. Şu anda ölçülen yüksek enerjili nötrino doğrudan böyle bir hızlandırıcıdan gelebilir ya da kozmojenik bir nötrinonun ilk tespiti olabilir.
Kozmojenik nötrinolar, diğer kozmik parçacıkların kozmik mikrodalga arka planının zayıf ışığıyla reaksiyona girerek son derece enerjik nötrinolar yaratmasıyla üretilebilir. Bununla birlikte, burada yüzlerce PeV’de sadece tek bir olay ölçüldüğünden, kökeni belirsizliğini korumaktadır. Daha fazla bilgi edinmek için araştırmacıların bu tür olayları daha fazla tespit etmesi gerekiyor.
Uzaydan Gelen Yüksek Enerjili Parçacıklar Yeni Bir Şey Değil
Aynı tasarıma sahip biraz daha küçük bir nötrino teleskobu olan Antares de uzaydan gelen yüksek enerjili nötrinoları ölçmüştür. Ve uzaydan parçacık bombardımanını yakalayan bir dizi başka yaratıcı deney de var. Örneğin Cherenkov radyasyonunu da ölçen Arjantin’deki Pierre Auger Gözlemevi gibi. Ancak bu durumda, kozmik parçacıklar arasındaki başlatıcılar, Dünya atmosferine çarpan ve içindeki ikincil parçacıkların basamaklarını tetikleyen protonlardır. Bu süreçte ortaya çıkan müonlar deniz suyunda değil, Arjantin pampalarına dağılmış 1600’den fazla su tankında tespit ediliyor.
Source: https://scitechdaily.com