Un telescopio sottomarino rileva il neutrino più energetico mai osservato
Da decenni gli astrofisici sono alla ricerca di particelle cosmiche altamente energetiche, chiamate neutrini; recentemente, un telescopio installato nelle profondità del Mar Mediterraneo ha avvistato il neutrino più energetico mai osservato sino ad ora. Questa scoperta rivoluzionaria, resa possibile grazie al sostegno di cinque progetti finanziati dall’UE (KM3NET-INFRADEV2, MuSES, MessMapp, UNOS e ChETEC-INFRA), aiuterà gli scienziati a comprendere più approfonditamente gli eventi maggiormente energetici e lontani che hanno luogo nell’universo. Il neutrino ad alta energia, una minuscola particella di massa quasi nulla che è in grado di attraversare interi pianeti senza ostacoli e senza essere individuata, è stato rilevato dal telescopio per neutrini installato nelle profondità marine KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope) il 13 febbraio 2023. La particella fantasma, com’è stata opportunamente soprannominata, trasportava 220 peta-elettronvolt (PeV) di energia, una quantità circa 100 milioni di miliardi di volte superiore a quella dei fotoni della luce visibile e più o meno 30 volte maggiore rispetto alla più elevata energia di neutrino finora rilevata. Tuttavia, sono stati necessari mesi di osservazioni per comprenderne il significato. «Mi sono reso conto per la prima volta di quanto il rilevamento fosse spettacolare quando ho guardato il nostro programma di visualizzazione», osserva Paschal Coyle, ricercatore presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica, istituto partner del progetto ChETEC-INFRA e coordinatore del progetto KM3NET-INFRADEV2, in un articolo pubblicato su «Astronomy». «Il neutrino aveva molti più fotoni (particelle di luce) di quanto mai avessimo visto», aggiunge Coyle, co-autore dell’articolo relativo all’osservazione pubblicato sulla rivista «Nature». I ricercatori sono riusciti a individuare il neutrino ad altissima energia grazie ai sensori ottici altamente sensibili presenti nel rivelatore ARCA del telescopio KM3NeT, installato a circa 3 450 metri di profondità al largo delle coste siciliane. L’array ARCA è uno dei due rivelatori di KM3NeT, mentre il secondo, chiamato ORCA, si trova al largo di Tolone, in Francia.
Catturare la luce
Il 13 febbraio, il rivelatore ARCA ha individuato il segnale di un muone ad altissima energia, una particella subatomica generata da un neutrino, che lo stava attraversando. Sebbene il lampo di luce generato dal muone in viaggio attraverso l’acqua sia durato solo circa 2 microsecondi, il telescopio ha catturato i fotoni con microprecisione. Si è stimato che il muone avesse un’energia di circa 120 PeV, da cui si deduce che il neutrino da cui è stato prodotto fosse caratterizzato da un’energia ancora maggiore, approssimativamente di 220 PeV. L’energia del neutrino e la sua direzione quasi orizzontale rendono questo evento particolarmente straordinario: sono infatti necessarie condizioni cosmiche estreme, come l’esplosione di una stella o di un buco nero supermassiccio, per creare un neutrino di questo tipo. «Questo neutrino si trova sicuramente nell’intervallo di energia in cui ci aspettiamo che si collochino i neutrini cosmogenici», commenta Coyle. Lo studio di questo neutrino potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere il cosmo in maniera migliore. Il team ha identificato una serie di galassie attive da cui il neutrino potrebbe aver avuto origine; cionononostante, nessuna di queste è stata confermata come fonte e le sue origini sono tuttora incerte. Il progetto UNOS (Unifying Neutrino Observatories Searches) si è concluso nel 2024, mentre KM3NET-INFRADEV2 (Towards full implementation of the KM3NeT Research Infrastructure) e ChETEC-INFRA (Chemical Elements as Tracers of the Evolution of the Cosmos - Infrastructures for Nuclear Astrophysics) termineranno nel 2025. Infine, MessMapp (Mapping Highly-Energetic Messengers throughout the Universe) si concluderà nel 2026 e MuSES (Multi-messenger Studies of Extragalactic Super-colliders) nel 2029. Per maggiori informazioni, consultare: progetto KM3NET-INFRADEV2 progetto MuSES progetto MessMapp progetto UNOS sito web del progetto ChETEC-INFRA
Parole chiave
KM3NET-INFRADEV2, MuSES, MessMapp, UNOS, ChETEC-INFRA, neutrino, particella, muone, KM3NeT, telescopio
