Det spøgelsespartikel der satte gang i mysteriet

Forestil dig en detektiv, der kun finder ét fingeraftryk på gerningsstedet. Præcis sådan føltes det 13. februar 2023, da et observatorium på havbunden ud for Sicilien opdagede en neutrino med en energi, som ingen tidligere havde set.

Partiklen bar 220 PeV. Det er et energiniveau, der får tidligere rekorder til at ligne småsten ved siden af en kampesten. Og detektoren, der fangede den, var kun delvist færdig – bare ti procent af den var i drift.

Kosmisk detektivarbejde

Nu begynder jagten på oprindelsen. Neutrinoen kom ud af det blå. Ingen radio, intet lys, ingen gammastråler pegede mod en bestemt kilde. Det er som at modtage en bold fra tribunen uden at kunne se, hvem der kastede den.

Den manglende information er selv en vigtig ledetråd.

Blazarer som hovedmistænkte

Forskerne peger på blazarer. Det er galakser med et sort hul i centrum, der slynger plasma ud i to modsatte stråler med næsten lysets hastighed. Når en af disse stråler peger direkte mod Jorden, kalder vi det en blazar.

Det er dog ikke én enkelt blazar, der formodes at være synderen. Snarere en hel population af dem spredt ud over universet. Som baggrundsstøj snarere end et enkelt råb.

Simulationer som test

For at undersøge teorien byggede forskerne computersimulationer. De justerede to centrale parametre: hvor meget energi protonerne bærer i forhold til elektronerne, og hvordan protonernes energifordeling ser ud.

Simuleringerne beregnede både neutrinoer og gammastråler. Så sammenlignede de resultaterne med det, som rigtige teleskoper faktisk har målt.

Beviserne holder

To ting taler for teorien. For det første har ingen andre neutrinoobservatorier set partikler med samme energi. Det passer med, at blazar-modellen kun producerer få af slagsen. For det andet stemmer mængden af producerede gammastråler med målinger fra NASAs Fermi-teleskop.

Flere spor giver styrke

Det interessante er ikke kun, at teorien holder. Det er måden, forskerne bruger fravær af data på. At IceCube ikke har set lignende neutrinoer, og at gammastrålebaggrunden passer, gør forklaringen stærkere.

Én neutrino alene beviser intet. Men når fraværet af andre signaler passer ind i billedet, bliver historien troværdig.

Fremtiden

Når KM3NeT/ARCA står færdig, bliver det langt mere følsomt. Flere blazarer kan måske afsløre sig selv. Måske dukker der en ny rekord-neutrino op. Måske får vi endelig bekræftet, at blazarer er universets kraftigste partikelacceleratorer.

Indtil da står denne ene neutrino som en påmindelse: universet er vildere, end vi forestiller os.