На Земле зарегистрировано самое высокоэнергичное нейтрино: источник нашли российские ученые

Данные российского радиотелескопа помогли обнаружить вероятный источник нейтрино с небывалой энергией

Она неслась на Землю через всю Вселенную с небывалой энергией, в десятки раз превышающей все ранее обнаруженное! Речь об одной-единственной частице – нейтрино, информация о которой на днях взорвала научный мир, – никто и не предполагал, что в космосе есть «установки», вырабатывающие такую энергию!

Впервые зарегистрировать ее посчастливилось международной группе исследователей на небольшом нейтринном телескопе KM3NeT в Средиземном море. А источник этого «энерджайзера» несколькими днями позже определили российские специалисты на радиотелескопе РАТАН-600, установленном в Карачаево-Черкесии. Мы побеседовали об открытии редчайшей частицы с одним из участников исследовательской группы, членом-корреспондентом РАН, главным научным сотрудником Института ядерных исследований РАН Сергеем Троицким.

Сначала о том, что такое нейтрино. Эти «частицы-призраки», как охарактеризовал в свое время нейтрино фантаст Айзек Азимов, крайне неохотно взаимодействуют с веществом. Ежесекундно Землю и нас с вами «прошивают» насквозь миллионы первозданных нейтрино, рожденных Солнцем и далекими галактиками, а мы и не замечаем этого.

Естественно, у ученых из-за всепроникаемости нейтрино возникает проблема с их регистрацией. Дело в том, что в коллайдере воссоздать их искусственно невозможно, потому что невозможно на Земле создать такие энергии, которые ими движут, – они измеряются в петаэлектронвольтах (ПэВ), или квадриллионах электронвольт (миллион миллиардов электронвольт, или 10 в 15-й степени электронвольт).  

Поэтому для поимки нейтрино строят особые нейтринные обсерватории. На сегодняшний день для регистрации высокоэнергетических частиц из космоса созданы три: американский IceCube в Антарктиде, наш российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD) и европейский KM3NeT. Это фотоумножители, оптические модули, которые в воде регистрируют вспышки от прохождения нейтрино, а точнее, вспышки, рождающиеся при взаимодействии нейтрино с другими частицами.

И вот, как сообщили в Минобрануки России, 13 февраля 2025 года в препринте https://arxiv.org/abs/2502.08484 международного консорциума KM3NeT появилась информация о поимке нейтрино небывалой энергии. К западным коллегам присоединились нескольких других групп астрофизиков, включая российских авторов из Специальной астрофизической обсерватории РАН под руководством замдиректора САО Юлии Сотниковой, Института ядерных исследований РАН, Физического института имени Лебедева РАН, Московского физико-технического института и Казанского государственного университета.

Разделим их сообщения, поскольку каждая группа специализировалась на своих вопросах, связанных с пойманной частицей. Консорциум KM3NeT (рабочий объем этой обсерватории примерно в семь раз меньше, чем Байкальской) сообщил о том, что 13 февраля 2023 года зарегистрировал одну частицу, обладающую энергией  в 220 ПэВ! Для сравнения, самая энергичная частица, зарегистрированная через Байкальский телескоп, имела энергию 1,2 ПэВ, а самая высокоэнергичная частица, пролетавшая через  IceCube, достигала порядка 10 ПэВ.

– Тот факт, что от момента регистрации частицы до публикации научной статьи о ней, прошло два года, говорит о том, что наши коллеги из консорциума долго обрабатывали данные, не верили в такую удачу, – говорит Сергей Троицкий. – Хотя нас они пригласили сразу, – ведь у них не было даже методов анализа таких событий.

Российская группа ученых обратилась к системам радиомониторинга неба, которые существуют на радиотелескопе РАТАН-600 САО. Этот телескоп давно фиксирует сигналы, приходящие от активных ядер (черных дыр или блазаров) далеких галактик. По словам Сергея Троицкого, они с Александром Плавиным, астрофизиком Юрием Ковалевым и его отцом, руководителем программы мониторинга РАТАН-600, тоже Юрием Ковалевым, еще в 2020 году написали статью о том, что нейтрино, подобные зарегистрированному в Средиземном море, как раз могут ассоциироваться с некими активными галактическими ядрами – огромными черными дырами, которые еще называют блазарами.

– Когда мы изучили наши системы мониторинга, то выяснилось, что в период прохождения нейтрино через водную толщу с одного из направлений нашим, российским телескопом был зарегистрирована вспышка одного блазара, – говорит Троицкий. – Его яркий джет, направлен прямо на нас, и в нем находился источник нейтрино.

– Вы можете охарактеризовать тот блазар?

– Это огромная чёрная дыра под названием PMN J0606-0724, в миллиард солнечных масс. Она находится в центре галактики, расположенной очень далеко от нас, на расстоянии в почти пол-Вселенной. Но саму галактику мы не видим, – опознаем ее только по центральному ее ядру. Вспышки в этой черной дыре происходят в результате падения в нее, к примеру, какой-нибудь звезды. Если образно представить дальнейший процесс, – часть звезды «съедается», а часть «выплевывается обратно» в виде вспышки. В ней образуются ускоренные частицы, при взаимодействии которых могут рождаться и нейтрино.

– Чем интересно самое мощное нейтрино?

– Поскольку оно рождается во взаимодействиях обычных частиц – к примеру, протонов, мы можем рассчитать их ускорение. Получается, что энергия тех протонов, вылетающих из блазара, должна быть примерно в 20 раз больше их производных – нейтрино.

Люди, изучающие космические лучи в течение вот уже более 100 лет, до сих пор не знают, откуда берутся такие высокие энергии, где работает этот космический ускоритель, который на много порядков мощнее всех наших земных?! Нам интересно также понять, как взаимодействуют протоны и как взаимодействуют ядра более тяжелых элементов при таких энергиях.

– Получается, что нейтрино – это маркер того, до чего мы пока сами не можем долететь?

– Да, можно представить его посланцем далеких галактик, который может рассказать нам о том, что в них происходит. И если когда-нибудь человек решится полететь за пределы родной Солнечной системы, которая защищает нас от прямых галактических лучей, он будет знать, какие энергии его там встретят. 

Источник: www.mk.ru