De unde provin NEUTRINII cu energii EXTREME? De vină ar fi găurile negre SUPERMASIVE!

Neutrinii sunt particulele cele mai misterioase din cadrul Modelului Standard al Particulelor Elementare.

Cei cu energii extrem de mari, măsuraţi recent de către experimentul IceCube de la Polul Sud, pun cercetătorilor o serie de întrebări legate de mecanismul în urmă cărora au luat naştere. Noi măsurători de raze X efectuate de trei sateliţi de la NASA ar putea explică originea acestor neutrini: gaură neagră supermasiva din centrul Galaxiei noastre ar fi „de vină”.

Neutrinii sunt particule neutre din punct de vedere electric, cu masă foarte mică, şi care se prezintă sub trei forme diverse: neutrinii electronici, cei muonici şi, în final, cei tauonici. La ora actuală nu cunoaştem încă masă acestor neutrini – ştim însă că au o masă datorită fenomenului numit „oscilaţia neutrinilor” care se poate produce doar atunci când particulele au o masă. Neutrinii interacţionează extrem de slab cu restul particulelor, ceea ce face că studiul lor să fie dificil.

Aceste particule reuşesc să străbată detectoarele cercetătorilor fără să lase urme; ba mai mult, majoritatea străbat întreagă planetă şi chiar şi galaxia fără să interacţioneze cu materia pe care o întâlnesc. Foarte puţini sunt „capturaţi” lăsând urme măsurabile. Din acest motiv au fost puse la punct în laboratoarele subterane dar şi în apele marilor sau în gheaţă de la Polul Sud detectoare cu volume foarte mari – tocmai pentru a mari şansă noastră de a măsură câţiva dintre aceşti misterioşi neutrini.

Valentin Ceaușescu, apariție rară în public. Evenimentul pentru care fiul fostului dictator a ieșit din anonimat

Cătălin Cîrstoiu, la HAI România: „Să nu vă așteptați de la mine să mă retrag”. Video

Unul dintre experimentele recente care măsoară neutrinii veniţi din spaţiu este IceCube instalat la Polul Sud, experiment care şi-a început activitatea în anul 2010. Mii de detectoare instalate în gheaţă de la Polul Sud măsoară semnalele lăsate de neutrini în urmă interacţiunii cu nucleele atomilor care compun gheaţă. Evident, foarte puţini din miliardele de miliarde de neutrini interacţionează cu materia, totuşi, IceCube a reuşit să stabilească noi recorduri în măsurarea acestor particule misterioase. Au fost astfel observaţi 36 de neutrini cu energii extrem de mari, mult mai mari decât fuseseră măsurate înainte de intrarea în funcţiune a experimentului.

Ce origine au aceşti neutrini? Nu pot proveni din Soare – sursă cea mai bogată în neutrini din apropierea noastră – întrucât au energii mult mai mari decât cele permise de procesele nucleare în urmă cărora neutrinii se nasc în Soare. Desigur vin din afară Sistemului Solar!

Originea acestor neutrini a rămas un mister până de curând. La ora actuală noi observaţii realizate de NASA, cu ajutorul a trei sateliţi care măsoare raze X (fotoni cu energia de mii de ori mai mare decât fotonii luminii vizibile): Chandra X-ray Observatory; Swift gamma-ray mission şi NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), au găsit, se pare, răspunsul: neutrinii cu energii extreme provin de la gaură neagră, Sagittarius A*, supermasiva din centrul galaxiei noastre. Această monstruoasă gaură neagră are o masă de circa 4 milioane de ori masă Soarelui. Orice stea sau alt obiect cosmic care se apropie prea mult de gaură neagră, depăşind aşa-numitul orizont al găurii negre, este „înghiţit”.

Cum de au ajuns cercetătorii la o astfel de concluzie? Au măsurat cu ajutorul telescoapelor razele X care proveneau de la gaură neagră în urmă unei activităţi extrem de intense ale acesteia (ceea ce se întâmplă de exemplu când gaură neagră capturează obiecte, cum ar fi stele, care trec prea aproape de ea) şi au descoperit că şi IceCube măsură un număr de evenimente crescut. Deci o corelaţie între intensificarea numărului de raze X şi al neutrinilor, atunci când gaură neagră Sagittarius A* se activă, semn clar că prindea în capcană ei orice obiect cosmic care s-a apropiat prea mult.

Găurile negre, cel puţin cele supermasive, ar putea reprezenta adevărate fabrici de neutrini cu energii extreme. Cum în centrul multor galaxii (poate a fiecărei galaxii) se găseşte o gaură neagră cu masă foarte mare este probabil că aceste fântâni de neutrini să producă o cantitate enormă din categoria acestor misterioase particule. Studiul lor ne va ajută să înţelegem mai bine neutrinii, dar şi găurile negre, precum şi formarea şi evoluţia galaxiilor şi a întregului Univers.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro