Les astronomes ont détecté la particule fantôme la plus puissante jamais trouvée, et ils ne savent pas d’où il vient.
La particule, qui a momentanément traversé un détecteur à l’intérieur du télescope de neutrinos kilomètre cubique (KM3NET) au bas de la mer Méditerranée, est un neutrino avec une énergie estimée de 220 quadrillions d’électrons volts – ce qui le rend plus de 100 fois plus énergétique que Tout précédemment détecté.
La trajectoire et l’énergie de la particule signifient qu’elle provenait probablement d’un rayon cosmique – Des particules subatomiques telles que des protons ou des électrons qui étaient crachés à grande vitesse quelque part dans l’univers. Mais la nature de l’événement cataclysmique qui a produit la particule extrêmement énergique reste un mystère. Les chercheurs ont publié leurs résultats le 12 février dans la revue Nature.
« Neutrinos sont l’une des particules élémentaires les plus mystérieuses. Ils n’ont pas de charge électrique, presque pas de masse et n’interagissent que faiblement avec la matière, » Rosa Coniglionele porte-parole adjoint du détecteur KM3Net et chercheur à l’Institut national de physique nucléaire en Italie, dit dans un communiqué. « Ce sont des messagers cosmiques spéciaux, nous apportant des informations uniques sur les mécanismes impliqués dans les phénomènes les plus énergiques et nous permettant d’explorer les étendues les plus éloignées de l’univers. »
Un «nouveau chapitre de l’astronomie des neutrinos»
Chaque seconde, environ 100 milliards de neutrinos passent à travers chaque centimètre carré de votre corps. Les minuscules particules sont partout et sont produites dans le incendie nucléaire d’étoiles, dans d’énormes explosions stellaires, par désintégration radioactive, et dans des accélérateurs de particules et des réacteurs nucléaires sur Terre.
Pourtant, malgré leur omniprésence, les interactions minimales des particules sans charge et presque sans masse avec d’autres matières rendent les neutrinos incroyablement difficiles à détecter. De nombreuses expériences de détection des neutrinos avoir repéré Le bombardement constant des neutrinos du soleil, mais cette cascade masque également les neutrinos à partir de sources plus inhabituelles, telles que de gigantesques explosions d’étoiles appelées supernovas et averses de particules produites par les rayons cosmiques.
Pour filtrer les neutrinos à faible énergie et rechercher leurs cousins, scientifiques et ingénieurs très énergiques, construisant le télescope de neutrinos KM3NET, qui est divisé entre deux détecteurs: la recherche sur les astroparticules avec les cosmiques dans l’ABYSS (ARCA) et la recherche oscillation avec des cosmiques dans l’ABOSS (ORCA), positionné dans des endroits séparés au fond de la mer Méditerranée.
Tout comme un avion voyageant plus vite que le vitesse du son Crée une flèche sonore, une particule voyageant à travers un milieu qui souffle de lumière, comme l’eau, plus vite que la vitesse de la lumière crée une légère lueur bleue dans son sillage. En recherchant cette lueur, appelée rayonnement Cherenkov, les scientifiques peuvent repérer les sentiers de sous-produits de particules créés après que les neutrinos frappent un noyau atomique mort.
En février 2023, le détecteur ARCA – situé sur le fond marin à 50 miles (80 kilomètres) de la côte de Portopalo di Capo Passero, en Sicile – a fait une telle découverte. Là, 2,2 miles (3,5 km) sous les vagues, une seule particule subatomique appelée un muon a traversé le détecteur, éclairant plus d’un tiers de ses capteurs. En traçant l’angle du chemin de ce muon et en analysant son énergie, les scientifiques ont déduit qu’il s’agissait d’un sous-produit d’un neutrino cosmique qui était plus énergique que tout jamais enregistré.
On ne sait pas d’où vient le neutrino ultra-haute énergie. Les chercheurs spéculent qu’il aurait pu être accéléré par un « puissant accélérateur cosmique » comme un trou noir, une supernova ou un pulsar; ou cela pourrait même être la première détection d’un neutrino « cosmogène » qui est émergé d’un rayon de rayon cosmique fond micro-ondes cosmique.
Pour trouver la réponse, les scientifiques continueront de construire KM3NET, produisant un détecteur plus grand capable de capturer encore plus de ces neutrinos rares lorsqu’ils traversent notre planète.
« KM3NET a commencé à sonder une gamme d’énergie et de sensibilité où les neutrinos détectés peuvent provenir de phénomènes astrophysiques extrêmes », co-auteur de l’étude Pascal coyleun chercheur du National Center for Scientific Research à Marseille, en France, a déclaré dans le communiqué. « Cette toute première détection d’un neutrino de centaines de PEV (Petaelectronvolts, ou quadrillions d’électronvolts) ouvre un nouveau chapitre dans l’astronomie des neutrinos et une nouvelle fenêtre d’observation sur l’univers. »
