How big is Altenergia neŭtrino?

Altenergia neŭtrino estas neŭtrino, kiu portas tre grandan kvanton da energio, kiel tiuj, kiuj atingas la Teron el la profunda kosmo. Neŭtrinoj estas elementaj partikloj sen elektra ŝargo kaj kun preskaŭ neniu maso. Neniu eksperimento mezuris grandon por neŭtrino, tial la montrata nombro ne estas mezuro.

Grando

La esplorilo montras grandon de 15 zeptometroj, tio estas 1,5 × 10⁻²⁰ metroj. Zeptometro estas 10⁻²¹ metroj, tio estas milono de miliardono de miliardono de metro. La skribo 10⁻²¹ signifas 1 dividitan per 1 kun 21 nuloj post ĝi. La esplorilo ne diras, kian energion ĝia altenergia neŭtrino havas, kaj neniu eksperimento mezuris la grandon de neŭtrinoj de ia energio.

Por kvarkoj eksperimentoj almenaŭ fiksis supran limon de grando. Por neŭtrinoj fizikistoj ne interkonsentis eĉ pri tio, kiel oni difinu grandon. La Particle Data Group, kiu kolektas la mezurojn de partikloj tra la mondo, listigas limojn de kvanto nomata ŝarga radiuso de neŭtrino. Ĝi ankaŭ notas, ke la signifo de tiu kvanto ankoraŭ estas disputata.

Bone konate estas, kiom malofte neŭtrinoj interagas kun io ajn. Neŭtrino sentas nur du el la kvar fundamentaj fortoj, la malfortan forton kaj gravitadon. Sen elektra ŝargo ĝin nek puŝas nek tiras elektraj kaj magnetaj fortoj, kaj ĝi ne sentas la fortan forton, kiu kunligas kvarkojn.

Komparoj de grando

Krom per gravitado, neŭtrino povas influi alian partiklon nur per la malforta forto, kiu atingas distancon de ĉirkaŭ 10⁻¹⁸ metroj. Tio estas malpli ol milono de la larĝo de protono, kies diametro estas ĉirkaŭ 1,7 femtometroj (1,7 × 10⁻¹⁵ metroj).
La plej multaj neŭtrinoj trapasas rekte la tutan Teron, kiu estas 12 742 kilometrojn larĝa, sen esti haltigitaj.
La ŝanco de trafo kreskas kun la energio. Neŭtrino kun energio de 40 TeV (40 bilionoj da elektronvoltoj, kie elektronvolto estas eta unuo de energio) averaĝe trairas ĉirkaŭ la larĝon de la Tero, antaŭ ol la Tero haltigas ĝin.
Por kapti la malmultajn neŭtrinojn, kiuj efektive interagas, la detektilo IceCube ĉe la Suda Poluso observas kubikan kilometron da glacio, kun 5 160 lumsensiloj pendigitaj je profundo inter 1 450 kaj 2 450 metroj sub la surfaco.

Neŭtrinoj el la kosmo

Inter majo 2010 kaj majo 2012 IceCube registris 28 altenergiajn eventojn, multe pli ol la ĉirkaŭ 11 atendataj el partikloj kreitaj en la atmosfero de la Tero. La du plej energiaj portis ĉirkaŭ 1 PeV ĉiu, tio estas 1 000 TeV. En 2013 la teamo de IceCube raportis tiujn eventojn kiel indicon pri altenergiaj neŭtrinoj el la kosmo.

La 13-an de februaro 2023 la detektilo ARCA de la teleskopo KM3NeT, en la profundo de 3 450 metroj en la Mediteranea Maro proksime de Sicilio, registris neŭtrinon, kies energio estas taksata je ĉirkaŭ 220 PeV. Laŭ la stato de 2026 ĝi estas la plej energia neŭtrino iam observita. Tiu sola partiklo portis proksimume tiom da energio, kiom tenispilko lasita fali de alto de 6 centimetroj.

Sciencistoj pensas, ke tiaj neŭtrinoj venas el la plej perfortaj lokoj en la universo, kiel la ĉirkaŭaĵo de supermasivaj nigraj truoj kaj eksplodantaj steloj. Tie partikloj nomataj kosmaj radioj estas akcelataj ĝis grandegaj energioj kaj povas produkti neŭtrinojn.

Kiel oni kaptas neŭtrinojn

Neŭtrinoj estas la dua plej ofta partiklo en la universo, post fotonoj, la partikloj de lumo. Tamen ili interagas tiel malofte, ke, laŭ la vortoj de la lernolibro Astronomy de OpenStax, „la Tero estas pli travidebla por neŭtrino ol la plej maldika kaj plej pura vitra tavolo por fotono de lumo“. Por kapti ilin necesas grandegaj detektiloj.

IceCube kaj KM3NeT observas grandegajn volumojn de glacio aŭ marakvo. Kiam neŭtrino efektive trafas ion, ĝi kreas elektre ŝargitajn partiklojn, kiuj elsendas bluecan brilon, nomatan Ĉerenkova lumo. Sensiloj registras la brilon, kaj fizikistoj uzas ĝin por eltrovi la direkton kaj energion de la neŭtrino.