За първи път в историята японската подземна обсерватория „Супер-Камиоканде“ регистрира следи от неутрино, пътували до нас от звездни експлозии през цялото съществуване на Вселената.

Това не е сигнал от конкретен взрив, а общ фон, натрупан в продължение на 13 милиарда години.

На 25 юни 2026 г., по време на XXXII Международна конференция по физика на неутриното и астрофизика в Калифорнийския университет в Ървайн, екипът на „Супер-Камиоканде“ обяви, че е открил статистически значим сигнал.

Нивото на достоверност е 2,6 сигма, което съответства на 99,5% вероятност.

Това означава, че резултатът не може да се обясни със случаен шум, макар все още да не е достигнат официалният праг за откритие от 5 сигма.

Феноменът се нарича дифузен фон от неутрино от свръхнови (DSNB) и неговото откриване е основна цел на проекта от самото му начало.

Какво представляват частиците-призраци?

За да разберем значимостта на откритието, трябва да си припомним какво е неутрино. Това са елементарни частици с почти нулева маса, които на практика не взаимодействат с материята.

Всяка секунда през всеки квадратен сантиметър от тялото ни преминават милиарди неутрино, без да ги усетим. Именно затова физиците ги наричат „частици-призраци“.

В същото време неутриното отнася около 99% от енергията при избухването на свръхнова – колапса на ядрото на масивна звезда. Светлината от такъв взрив е само нищожна част от освободената енергия.

Във Вселената свръхнови избухват по няколко пъти в секунда.

От раждането на първите звезди до днес всяка такава експлозия е излъчвала неутрино, които оттогава пътуват из космоса.

Те са се слели в единен, разсеян поток – именно това е DSNB. Този поток пронизва равномерно цялото пространство, но сигналът му е толкова слаб, че улавянето му е изключително трудно.

Детектор на километър под земята

„Супер-Камиоканде“ е най-голямата подземна неутринна обсерватория в света. Разположена е на дълбочина 1000 метра в мината Камиока, в японската префектура Гифу.

Съоръжението представлява цилиндричен резервоар с 50 000 тона свръхчиста вода и около 13 000 фотоумножителя.

Те регистрират слабите светлинни проблясъци, които възникват при изключително редките сблъсъци на неутрино с водните молекули.

Дълбочината е необходима, за да може скалният масив да филтрира други частици, като космическите лъчи, които не могат да преминат през него за разлика от неутриното.

Решаваща стъпка в „лова“ на DSNB е добавянето на гадолиний във водата през 2020 г. Гадолиният е редкоземен метал с необичайното свойство да улавя много ефективно неутрони.

Когато неутрино се сблъска с водна молекула, то избива неутрон. Преди добавянето на гадолиний този неутрон е бил труден за проследяване.

Сега обаче той бива уловен за няколко микросекунди, което предизвиква проблясък от гама-лъчи – ясен маркер, който отличава истинските неутрино от фоновия шум.

Ехото на Вселената

Екипът е анализирал данни от около 5000 дни наблюдения: 3349 дни с чиста вода (2008–2020 г.) и 1653 дни с разтвор на гадолиний (от 2020 г. до днес).

След филтриране на основните източници на смущения, в енергийния диапазон от 13,3 до 81,3 мегаелектронволта е открит излишък от сигнали.

Измереният поток на DSNB е 3,6 ± 1,6 частици на квадратен сантиметър в секунда, което съответства на теоретичните модели.

За сравнение, през 1987 г. предшественикът на „Супер-Камиоканде“ – детекторът „Камиоканде“ – улавя 11 неутрино от една-единствена свръхнова, SN 1987A, в Големия Магеланов облак.

Това е първото пряко регистриране на неутрино от свръхнова извън Слънчевата система, а ръководителят на проекта Масатоши Кошиба получава Нобелова награда за физика през 2002 г.

DSNB обаче е нещо коренно различно. При SN 1987A източникът е бил един, близък и мощен. Тук става дума за разсеяното общо ехо от всички звездни експлозии в историята на Вселената.

Във всеки кубичен сантиметър от пространството в момента се намират няколкостотин такива неутрино.

Ако учените натрупат повече данни и сигналът достигне прага от 5 сигма, това ще открие нов начин за изследване на историята на звездообразуването.

Знаейки колко неутрино са пристигнали, те ще могат да проследят колко често са избухвали звезди в различни епохи и да проверят моделите на нуклеосинтеза – процесът, при който се образуват почти всички химични елементи.

Наблюденията продължават, а след няколко години към „Супер-Камиоканде“ ще се присъедини и неговият наследник – „Хипер-Камиоканде“, детектор с осем пъти по-голям обем вода.