Капан за неутрино с размерите на летище даде първи резултати

Веселина Петрова

21 август 2025 г. в 16:52
Последно: 21 август 2025 г. в 16:52

Вселената е пронизана от рояци неутрино, но откриването им е изключително трудно, тъй като те избягват взаимодействие с материята.

За търсенето на тези почти безтегловни частици се изграждат детектори с размери от порядъка на километри в лед или под вода.

Новият капан за призрачните пратеници на Космоса обаче е устроен по съвсем различен начин – и е още по-мащабен.

Името му е подобаващо – GRAND (Giant Radio Array for Neutrino Detection – гигантски радиомасив за откриване на неутрино).

В пустинята Гоби е построен прототип с размерите на летище.

Първите резултати от работата на проекта бяха представени на Международната конференция по космически лъчи в Женева.

Антенният масив в Китай е първата стъпка към мрежа от детектори с обща площ, почти колкото тази на Великобритания.

Те ще регистрират в атмосферата радиоимпулси, генерирани от неутрино със свръхвисоки енергии, които пронизват Земята.

„Тези частици са невероятно редки. Ако видим дори само една, това ще бъде изумително. А ако видим една и успеем да определим посоката, от която е дошла, ще бъде двойно по-удивително“, казва астрофизикът Наоко Курахаши Нилсон от университета „Дрексел“.

След като се установи посоката, от която е долетяло неутриното, най-накрая ще може да се определи и източникът, който го е породил.

Съществуването на такива ускорители вече се доказва от космическите лъчи, които бомбардират Земята с колосална енергия.

Смята се, че тези протони или други леки атомни ядра се раждат при експлозии на свръхнови. Или при разкъсване на звезди от свръхмасивни черни дупки. Или в процеси, при които черни дупки ускоряват частици до енергии, стотици пъти по-високи от тези в най-мощните създадени от човека ускорители.

Но тъй като космическите лъчи са заредени, магнитните полета в Космоса изкривяват траекториите им, което не позволява проследяването на източника.

„Все още знаем много малко за произхода на космическите лъчи със свръхвисоки енергии“, признава професор Олга Ботнер от университета в Упсала.

В началото на своя път космическите лъчи често се сблъскват с атоми от междузвездната среда, пораждайки неутрино с малко по-ниски енергии, които летят към Земята по прави траектории.

„Неутриното е практически единственият начин да получим почти директна информация за това какво се случва с частиците вътре в източниците“, обяснява Кумико Котера от Парижкия институт по астрофизика (IAP).

Един такъв рядък пратеник беше регистриран през 2023 г.

Регистрира го телескопът KM3Net (Кубичен километров неутринен телескоп) – подводен детектор на дъното на Средиземно море, който все още е в процес на изграждане.

Той откри неутрино с енергия 220 петаелектронволта. Тя е 30 пъти по-висока от всяка регистрирана досега. Но не успя да определи източника му.

За да се уловят повече такива неутрино и да се определят точно техните посоки, е необходим обем вода, значително надвишаващ един кубичен километър.

Проектът GRAND радикално разширява тези възможности.

Неутрино, прелитащо през земната кора, понякога се сблъсква с атом в скалата и поражда тау-лептон – частица, подобна на електрон, но много по-масивна.

Ако сблъсъкът се случи близо до повърхността, краткоживеещият тау-лептон може да излезе в атмосферата и да се разпадне, пораждайки порой от вторични заредени частици, който генерира радиоимпулс.

Представители на колаборацията GRAND съобщиха на конференцията за инсталирането на първите 60 от 300 планирани радиоантени в пустинята Гоби.

Те вече регистрират характерни радиоимпулси, въпреки че техният източник засега не са неутрино, а попадащи в атмосферата космически лъчи, които се сблъскват с молекули въздух на голяма височина.

За регистриране на неутрино със свръхвисоки енергии колаборацията GRAND планира да се разрасне до два масива с по 10 000 антени всеки, покриващи площ от над 100 км от всяка страна.