Загадочная частица-призрак

В феврале 2023 года на дне Средиземного моря поймали нейтрино, которое поставило учёных в тупик. Детектор заметил частицу с энергией 220 ПэВ — это в десять раз больше, чем у всех предыдущих рекордсменов. И самое странное: прибор работал всего на десять процентов мощности.

Откуда взялась частица

Следы от других излучений — света, радиоволн, гамма-лучей — отсутствовали. Никаких подсказок, куда смотреть. Это само по себе уже намёк: источник либо очень далеко, либо излучает в основном нейтрино.

Главные подозреваемые — блазары

Блазар — это ядро далёкой галактики с чёрной дырой в центре. Из её полюсов вырываются струи плазмы почти со скоростью света. Если одна из струй направлена прямо на Землю, мы видим блазар.

Учёные считают, что наше нейтрино пришло не от одного такого объекта, а от целой популяции блазаров по всей Вселенной.

Проверка через модели

Исследователи запустили компьютерные симуляции. В них меняли два параметра: сколько энергии уносят протоны и как распределена энергия среди частиц. После каждого запуска считали, сколько должно получиться нейтрино и гамма-лучей.

Результаты сравнили с реальными данными. Ничего не совпало идеально, но картина получилась правдоподобной.

Что подтверждает гипотезу

Другие нейтринные обсерватории таких частиц пока не видели. Значит, события редкие. Модель это предсказывает. Кроме того, количество гамма-лучей от блазаров совпало с измерениями телескопа Fermi. Лишних излучений не появилось.

Что это даёт

Один сигнал ничего не доказывает. Но когда складываются три факта — редкость события, тишина других детекторов и фон гамма-лучей — версия с блазарами выглядит убедительно. Учёные используют не только то, что поймали, но и то, чего не нашли.

Что дальше

Когда KM3NeT/ARCA достроят, чувствительность вырастет. Возможно, появятся новые записи. А может, удастся понять, действительно ли блазары разгоняют частицы до таких энергий. Пока же одно нейтрино напоминает: во Вселенной происходят вещи, которые мы пока не умеем объяснять.