By Перша група зі 126 скляних куль з діаметром футбольного м’яча , які повисли над дном Середземного моря біля побережжя Франції та Італії, виглядають сигнали, пов’язані із темною матерією, вибухами супернових чи зіткненням нейтронних зірок. Це лише форпост значно більшого набору, який буде розташовано в рамках проекту Kilometer Cube Neutrino Telescope, тобто KM3NeT – пише Дхананджай Кхаділкар у журналі Scientific American.
Метою спостережень є викриття нейтрино – дуже легких елементарних частинок, які не мають електричного заряду. “На відміну від часток космічного випромінювання, нейтрино не відхиляють магнітне поле у міжгалактичному просторі, через що вони можуть відігравати роль незвичайних посланців, – пояснює Вальтер Вінтер, астрофізик із Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY), який не брав участі у проєкті KM3NeT, але займається нейтрино. – Вони доповнюють інформацію, яка потрапляє за допомогою іншого способу, наприклад за посередництвом електромагнітного випромінювання і гравітаційних хвиль”. Нейтрино проходить крізь матерію, і лише окремі його частинки з нею співдіють; через незвичні властивості тих частинок, що мандрують Всесвітом, наче духи, вони ідеально підходять для проведення астрономічних обсервацій.
Телескоп KM3NeT має охопити кубічний кілометр води, тобто приблизно об’єм 400 тисяч олімпійських басейнів, поділений на дві локалізації, в результаті чого вода, яка оточує детектори, виконуватиме функцію величезної лінзи. Майже 6 тис. куль, кожна з яких оснащена 31 високочутливим детектором, так званим фотозбільшувачем, буде поміщено в глибинах за допомогою канатів, які будуть заякорені на дні та розміщені у вертикальній позиції за допомогою поплавків.
“Є шанс, що один чи два нейтрино на мільйон будуть взаємодіяти із кварками у ядрах атомів водню чи кисню, [які становлять елементи води]”, – пояснює Паскаль Койлі із Centre de Physique des Particules de Marseille, менеджер проєкту, відповідальний за його фізичні аспекти та опрограмовування. “Нейтрино, що прибувають з космосу, мають величезну енергію. Процеси за їхньої участі пов’язані з емісією заряджених частинок, які рухаються дуже швидко”.
Оскільки їхня швидкість буде вищою, ніж швидкість світла у воді, то відбудеться явище, яке Койлі називає оптичним відповідником вибухової хвилі, яка супроводжує перевищення літаком швидкості звуку. Дослідники здатні визначити енергію і напрямок первісного нейтрино на підставі слабких відблисків, що виникають в той момент, тобто так званого випромінювання Черенкова, зареєстрованого розташованими в глибинах детекторами.
Серед нейтринних телескопів, що використовуються для астрономічних спостережень, “KM3NeT займає особливу позицію з огляду на можливість спостереження за південною півкулею неба із незрівнянною напрямковою та енергетичною роздільністю, а також – на свій велетенський розмір”, – тлумачить Вінтер.
Французька частина, яка має бути готовою у 2024 році, викриватиме низькоенергетичні нейтрино, емітовані внаслідок співдії космічних променів із земною атмосферою. Після проходження крізь Землю ці частки представлять образ її внутрішньої частини, наче рентгенівський знімок. Італійська частина, завершення якої планується на 2026 рік, зосередиться на космічних нейтрино, що походять від катастрофічних подій, як-от смерть віддалених зірок чи зіткнення темної матерії.
Що цікаво, нейтринний телескоп найчіткіше бачить те, що відбувається внизу; в цьому випадку Земля виконує роль фільтру, який блокує тло у постаті струменів космічних частинок, які постійно бомбардують нашу планету. Тільки нейтрино пронизують її наскрізь.
