TLDR: Událost KM3-230213A skutečně detekovala kosmické neutrino mnohonásobně silnější než dosavadní částice. Může jít o potvrzení kosmogenních částic. Studie tuna.

Psal se dřevní rok 2023, když během jednoho únorového dne detektor KM3NeT umístěný hluboko pod Středozemním mořem zachytil signál, který naznačoval existenci neutrina s rekordní energií 220 petaelektronvoltů (PeV). To vám asi moc neřekne a na Fábie to taky nebudu přepočítávat, ale pro srovnání: dosavadní rekordy sahaly jen k jednotkám až desítkám PeV.

Informace o možné detekci se objevila již pár měsíců nazpět, nyní ji však potvrdila zevrubná analýza všech udájů celé události zované KM3-230213A. Jak moc nám tedy takováhle částice rozbije naše kosmologické teze?

„Proč to někoho šokuje?“

Z vesmíru na nás prší hromady částic každou pikosekundu. Neutrina mezi nimi však zaujímají zvláštní roli. Jak naznačuje jejich název, jsou hodně neutrální – jenom zřídkakdy interagují se částicemi našeho těla (vašeho psa, omítky na baráku…), a právě proto jsou to jedny z nejhojnějších částic kosmického záření.

Tato vyhýbavá povaha částic je na jednu stranu fajn, protože nás nerozbombardují v mžiku oka. Ale pro fyziky jde zároveň o problém: neutrina jsou téměř nemožné detekovat. Občas však neutrino narazí do jiné částice, což vyvolá malou spršku částic, jako jsou miony a fotony – částice světla. To přeloženo do lidštiny znamená velmi slabou záři, kterou správný detektor dokáže zachytit…

„Cool, jak to tedy zachytit?“

Detektor KM3NeT je ponořen 3 450 metrů pod hladinou oceánu, v hloubce, kam nedosahuje sluneční světlo. V takové úplné tmě záři neutrina jako malé majáky. Není to ale jediný detektor tohoto druhu, jiné dokonce fungují mnohem déle. Přesto doposud takto rekordní neutrino nezachytily. Proto panovala určitá nejistota kolem toho, jestli nešlo spíše o šotka vzniklého nějakým neznámým způsobem.

To však analýza nyní nepotvrdila – KM3-230213A skutečně odpovídá tomu, co bychom čekali v případě interakce velmi silného neutrina. Je méně pravděpodobné, aby takto extrémní neutrino zachytil právě KM3NeT a ne větší detektory jako IceCube nebo Auger, ale možné to je.

Asi nejzajímavější je možnost, že KM3-230213A naznačuje přítomnost nové složky nebo procesu, který produkuje neutrina s ultra vysokou energií, ve srovnání s relativně známými procesy, které stojí za zbytkem neutrin detekovaných dosud…

„Co to znamená?“

Že nevíme, co to mohlo vytvořit – a proto si pouštíme fantazii na špacír! I když samože nemůžeme neutrino dokonale vystopovat k původní události, která mu dala vzniknout, autoři navrhují možné dva scénáře vzniku částice – vzniklo buď při interakci kosmických paprsků s fotony reliktního záření (CMB) někdy během své cesty vesmírem, anebo v extrémních astrofyzikálních objektech (aktivní jádra galaxií a podobně).

Ta první možnost je přitom zajímavější, protože by v ní suprneutrino mohlo být prvním náznakem tzv. kosmogenních neutrin – tedy neutrin vznikajících při srážkách ultra-energetických kosmických paprsků s fotony kosmického mikrovlnného pozadí (CMB). Tohle záření, staré 13,8 miliardy let, je nejstarším „světlem“ ve vesmíru a prostupuje celý kosmos. Samotné neutrino sice nevzniklo krátce po Velkém třesku, ale jeho původ by byl přímo spojen s interakcí současných kosmických paprsků s tímto pradávným reliktním zářením.

To samo není taková pecka, protože o CMB nám to nic nového neřekne, co bychom nezjistili jeho normálním pozorováním. Ale už od 60. let se teoreticky předpokládá, že interakce kosmických paprsků a CMB by měla produkovat takto silná neutrina. Dosud to však nebylo přímo potvrzeno – detekce KM3-230213A by tak mohla skvostně posloužit jako kontrola našich dlouholetých modelů. Ne každá novinka zkrátka musí nutně bořit vše, co jsme si doposud o vesmíru mysleli!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]