Akdeniz’in derinliklerinde, Sicilya kıyılarına 80 kilometre uzaklıkta, evren hakkındaki anlayışımızı değiştirebilecek bir olay meydana geldi. 13 Şubat 2023’te, KM3net nötrino teleskopunun bir parçası olan ARCA dedektörü, nötrino’yu benzeri görülmemiş derecede yüksek enerji ile kaydetti – yaklaşık 220 PEV (220 milyon milyon elektron volt).
KM3-230213A olarak adlandırılan bu keşif, evrendeki bu tür yüksek enerjilerin nötrino’nun varlığının ilk kanıtıdır. KM3net Uluslararası Bilimsel İşbirliği, deneysel verilerin uzun ve kapsamlı bir analizinden sonra, bu keşfin ayrıntılarını 12 Şubat 2025’te Nature dergisinde yayınladı.
Sabit olay, tüm dedektörü geçen ve aktif sensörlerin üçte birinden fazlasında sinyallere neden olan tek bir muon olarak tanımlandı. Yörüngesinin eğimi, büyük enerji ile birleştiğinde, ikna edici bir şekilde Muon’un dedektörün yakınında kozmik bir nötrino etkileşimi sonucunda ortaya çıktığını gösterir.
KM3net temsilcisi ve Fransa Ulusal Bilimsel Araştırmalar Merkezi araştırmacısı Pascal Koyle şunları kaydetti: “KM3NET, tespit edilen nötrinoların aşırı astrofizik fenomenlerden gelebileceği enerji ve hassasiyet aralığını araştırmaya başladı. Nötrinoların yüzlerce PEV ile tespit edilmesi, Nötrinum Astronomi’de yeni bir bölüm ve evrenin yeni bir gözlem penceresi açıyor. ”
Yüksek enerji evreni, henüz tamamen incelenmemiş galaksiler, süpernova patlamaları, gama-ışını gama merkezlerinde ultra kütleli kara deliklerin birikmesi gibi felaket olaylarının alanıdır. Bu güçlü kozmik hızlandırıcılar kozmik ışınlar üretir. Bazı kozmik ışınlar, nötrinolar ve fotonlar üreterek kaynağın etrafındaki bir madde veya fotonlarla etkileşime girebilir. Evrenden en enerjik uzay ışınlarının yolculuğu sırasında, bazıları da son derece enerjik “kozmojenik” nötrinolar üreterek rölelik radyasyon fotonları ile etkileşime girebilir.
KM3net temsilcisi ve İtalya Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü araştırmacı yardımcısı Rosa Konillone şöyle açıklıyor: “Neurino en gizemli temel parçacıklardan biridir. Elektrik yükü yok, neredeyse kütle yok ve madde ile zayıf etkileşime giriyorlar. Onlar bize en enerjik fenomenlerde yer alan ve evrenin en uzak köşelerini keşfetmeye izin veren benzersiz bilgiler getiren özel kozmik habercilerdir. ”
Yapım aşamasında olan KM3net nötr teleskopu, iki dedektör – ARCA ve ORCA arasında dağıtılan dev bir derin -deniz altyapısıdır. Son yapılandırmasında, KM3net birden fazla kübik kilometreden fazla hacmi işgal edecektir.
KM3net, nötrinolar için bir etkileşim ortamı olarak deniz suyunu kullanır. Yüksek teknoloji optik modülleri, nötrino etkileşimi sırasında oluşan ultra yolcu parçacıklarının yayılmasıyla ortaya çıkan Cherenkovsky radyasyonunu tespit eder.
AAR Hishumumm, KM3NET Fizik ve Yazılım Yöneticisi ve Hollanda Ulusal Subatom Fiziği Enstitüsü Araştırmacısı ve Araştırmacı Şunları, “Bu nötrino’nun yönünü ve enerjisini belirlemek için, teleskopun ve karmaşık algoritmaların doğru kalibrasyonu ve karmaşık algoritmaların yeniden yapılandırılması için gerekli. Dahası, bu tespit, nötrino ve nötrinik astronomi inceleme deneyimizin büyük potansiyelini gösteren dedektörün son konfigürasyonunun sadece onda biri ile gerçekleştirildi.
KM3net/ARCA dedektörü esas olarak en yüksek enerjilerin nötrinolarını ve evrendeki kaynaklarını incelemek için tasarlanmıştır. Sicilya Portopalo-di-Capo-Pasero kıyılarına yaklaşık 80 km uzaklıkta 3450 metre derinlikte yer almaktadır. Dedektif birimleri (DU) deniz yatağında 700 metre yüksekliğindedir ve birbirinden yaklaşık 100 metre uzaklıktadır. Her DU, her biri 31 fotoğraf (FEU) içeren 18 dijital optik modül (DOM) ile donatılmıştır. Son yapılandırmada ARCA 230 DU içerecektir. Toplanan veriler, Güney INFN Ulusal Laboratuvarları’ndaki sahil istasyonuna sualtı kablosuna iletilir.
KM3net/ORCA dedektörü, nötrino’nun temel özelliklerini incelemek için optimize edilmiştir. Fransa’nın Toulon kıyısına yaklaşık 40 km uzaklıktaki 2450 metre derinlikte yer almaktadır. Her biri 200 metre yüksekliğinde ve 20 metre aralıklı 115 DU’dan oluşacaktır. ORCA tarafından toplanan veriler La-Sen-Sur-Mer’deki sahil istasyonuna gönderilir.
Ultra yüksek enerji km3-230213a nötrino, güçlü bir kozmik hızlandırıcıdan gelebilir. Alternatif olarak, bu kozmojenik nötrinoların ilk tespiti olabilir. Ancak, bu tek olaya dayanarak, kökeni hakkında sonuçlanmak zordur.
Sonraki gözlemler, daha net bir resim oluşturmak için bu tür çok sayıda olayı tespit etmeye odaklanacaktır. KM3net nötrinum teleskopunun ilave dedektif birimleri ve ek veri toplama ile devam eden genişlemesi, hassasiyetini artıracak ve kozmik nötrino kaynaklarını doğru bir şekilde belirleme yeteneğini artıracaktır.
KM3NET işbirliği, dünyanın 21 ülkesinin 68 kurumundan 360’dan fazla bilim insanını, mühendisini, teknisyeni ve öğrenciyi birleştiriyor.
