»Denne neutrino havde den højeste energi, der nogensinde er målt. Det i sig selv er ret cool,« siger Are Raklev, professor i fysik ved Universitetet i Oslo.
Neutrinoen, som er en elementarpartikel uden elektrisk ladning og med næsten ingen masse, ramte Jorden 13. februar 2023 med en energi på 220 petaelektronvolt - eller 220 millioner milliarder elektronvolt – den højeste energi nogensinde målt i en elementarpartikel.
Men selve opdagelsen kan vise sig at være langt mere værdifuld end blot en rekord.
»Neutrinoer giver os information, som ikke kan nå os på nogen anden måde. De kan fortælle os om voldsomme processer, der foregår ekstremt langt væk.«
Betydningen af netop denne partikel afhænger dog af, hvad der sker i de næste par år, mener professoren.
Spøgelsespartikler
At finde en neutrino er faktisk en noget af en bedrift i sig selv, for disse partikler er næsten umulige at opdage.
Ikke fordi der er få af dem. Tværtimod. De små elementarpartikler findes overalt omkring os, hele tiden.
Men de er næsten ikke påvirket af noget.
Neutrinoer har nemlig ingen elektrisk ladning og næsten ingen masse. De suser for det meste gennem alt, hvad de møder, som dig, Jorden og Solen, hvilket også er grund til, at neutrinoen ofte kaldes 'spøgelsespartiklen'.
Men spøgelser bliver indimellem fanget på kamera.
En sjælden gang støder en neutrino lige ind i kernen af et atom. Så dannes der andre partikler, der sprutter ud fra sammenstødsstedet. Disse partikler skaber til gengæld et spor af lysglimt, som følsomme sensorer kan opfange.
\ Hvad betyder 'høj energi'?
20 millioner milliarder elektronvolt er en ekstremt høj energi for en enkelt neutrino.
Men sammenlignet med ting, vi er vant til i vores makroskopiske verden, handler det om den energi, der skal til for at løfte et æble 10 centimeter.
Kilde: Are Raklev
Teleskop på havbunden
Det er præcis, hvad der er sket i et helt nyt neutrinoteleskop på bunden af Middelhavet.
KM3NeT’s ARCA-detektor er placeret i det klare, stille vand 3.000 meter under badegæster og motorbåde ud for Siciliens kyst.
Forskerne fra The KM3NeT Collaboration bruger netop dette stille, mørke vand som en del af deres instrument.
Forskerne har sænket kæder af meget følsomme lysdetektorer, fordelt over et område i havdybet. Når en af de sjældne neutrinokollisioner skaber små lysglimt i buldermørket, vil detektorerne fange dem.
Og når det lyser op på denne måde, er det garanteret på grund af neutrinoer. De er de eneste partikler, der kan trænge så dybt ned uden at blive stoppet af stof på vejen.
Forskere bruger det samme princip i IceCube-teleskopet på Sydpolen, men med kilometertyk is i stedet for vand.
Men hvorfor gør de det egentlig? Hvis neutrinoer bare passerer gennem alt, ligesom spøgelser, hvorfor bruger vi så mange kræfter på at fange dem?
Lige ud gennem rummet
»Neutrinoer peger direkte mod den kilde, de kommer fra,« siger Are Raklev.
De fleste andre partikler interagerer med magnetfelter undervejs, så deres rejse gennem rummet bøjes, hvilket gør det umuligt at sige, hvor de rent faktisk stammer fra.
Men neutrinoerne skynder sig væk fra de fænomener, der skabte dem, som de også bærer information om. I visse tilfælde er det information, som vi ikke kan få på anden måde.
Neutrinoer med meget høj energi kan måske fortælle os om fænomener, vi ved meget lidt om før.
Lidt pudsig opdagelse
Foreløbigt står det ikke klart, hvad denne enkelte, ekstremt energiske neutrino kommer til at betyde, siger Are Raklev.
Neutrinoer kan overordnet dannes på forskellige måder, for eksempel i radioaktive reaktioner på Jorden. Men denne meget energiske partikel kommer sandsynligvis udefra - måske langt uden for vores egen galakse.
»Den nye opdagelse er faktisk lidt pudsig,« siger Are Raklev.
IceCube-neutrinodetektoren på Sydpolen har været i drift længe, men der er ikke observeret partikler med så høj energi. Så hvorfor dukkede én op i det helt nye Mediterranean Observatory?
For at toppe det hele er KM3NeT ikke engang helt færdig. Det er kun lykkedes forskerne at få fat i 10 procent af de lysdetektorer, der skal installeres.
Held eller en ny kilde?
Der er ikke tvivl om, at observationen er reel, siger Are Raklev.
Intet andet kunne have skabt det karakteristiske lysspor så dybt nede i havet. Det er heller ikke sandsynligt, at resultatet skyldes fejl i udstyret.
Så har The KM3NeT Collaboration bare været utroligt heldige at fange en tilfældig ekstremt energisk partikel? Eller har de fundet en hidtil ukendt kilde til flere af denne slags partikler?
KM3NeT, som peger i en anden retning end IceCube, kan tilfældigt være rettet mod et eller andet fænomen, der skaber ekstremt energiske neutrinoer.
Kan stamme fra galaktisk kerne
En mulighed er, at partiklen stammer fra et af de mest voldsomme objekter i universet: En blazar – en ekstremt kompakt og lysende galaktisk kerne.
Forskerne i The KM3NeT Collaboration har allerede undersøgt, hvad der findes i den retning, den ekstreme neutrino kom fra, og de har identificeret 12 mulige blazarer.
Men den rekordsættende partikel kunne også stamme fra andre – også helt ukendte – fænomener.
»Det er et åbent spørgsmål, hvor kosmisk stråling med meget høj energi kommer fra,« siger Are Raklev.
Men hvis KM3NeT med tiden opdager flere rekordpartikler fra samme kilde, kan vi muligvis få bedre svar.
»Det er håbet. Det bliver spændende at følge.«
Men det er bare at væbne sig tålmodighed, advarer Are Raklev.
»Det kan tage tid. Det er nok realistisk at tale om et femårigt perspektiv,« slutter han.
©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark. Læs den oprindelige artikel her.
