Antarktika buzundan Akdeniz'in derinliklerine kadar bilim insanları, evrenin en şiddetli olaylarından bazılarına ilişkin bilgi taşıyabilen minik parçacıklar olan astrofiziksel nötrinoları arıyor.
Alan, 2026 Nobel Fizik Ödülü'nün Francis Halzen'e verilmesiyle yeniden ilgi odağı oldu. Halzen'in çalışmaları, Antarktika'daki IceCube nötrino teleskobunun geliştirilmesinde belirleyici rol oynadı. Ancak nötrinolar üzerinden evreni anlamaya çalışan tek büyük gözlemevi IceCube değil.
Akdeniz'in derinliklerinde KM3NeT deneyi kapsamında ikinci büyük bir nötrino teleskobu inşa ediliyor. Bu projede, Yunanistan'ın Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi Demokritos araştırmacıları da yer alıyor.
KM3NeT, şubat 2025'te o tarihe kadar gözlemlenmiş en yüksek enerjili uzay nötrinosu KM3-230213A'yı tespit ederek uluslararası manşetlere çıktı. Parçacığın enerjisi, daha önce saptanmış diğer nötrinolarınkinden 30 kat yüksekti. Bu, böylesine uç enerjilerde nötrinoların evrenin başka köşelerinde üretildiğine dair ilk kanıt oldu ve Samanyolu'nun ötesindeki şiddetli olaylara ilişkin yeni bilgiler sundu.
Kozmik haberciler olarak nötrinolar
Yakın zamana kadar bilim insanlarının evrene ilişkin bildiklerinin büyük bölümü iki ana haberci türüne dayanıyordu: fotonlar ve kozmik ışınlar olarak bilinen yüklü parçacıklar.
Nötrinolar, kozmosu gözlemlemenin farklı bir yolunu sunuyor. Yıldızlararası manyetik alanlar tarafından saptırılmıyor ve madde arasından geçerken emilmiyorlar; böylece astrofiziksel kaynaklarından aldıkları bilgiyi doğrudan Dünya'daki dedektörlere taşıyabiliyorlar.
Nötrinolar, son derece küçük kütleli ve elektrik yükü taşımayan minik atom altı parçacıklardır. Maddeyle yalnızca çok zayıf etkileşime girerler. Fotonlardan sonra evrenin en bol ikinci parçacığı olsalar da her saniye milyarlarca nötrino insan vücudundan tespit edilebilir bir iz bırakmadan geçip gider.
Bu parçacıklar geniş bir enerji yelpazesinde ve farklı süreçlerle üretilir. Güneş, füzyon yoluyla devasa miktarda düşük enerjili nötrino üretirken; yıldız patlamaları ve kara deliklerin çevresindeki etkinlikler gibi felaket boyutundaki kozmik olaylarda çok daha küçük miktarda, ama son derece yüksek enerjili nötrinolar ortaya çıkabilir.
Farklı kozmik haberci türlerinden gelen bilgilerin bir araya getirilmesi, bilim insanlarına astrofiziksel süreçleri incelemek ve kozmik ışınların kökeni ile doğası hakkındaki temel sorulara yanıt aramak için güçlü yeni bir araç sağlıyor.
Antarktika'dan Akdeniz'e
Kozmik nötrinoları tespit etmek için suyun ya da buzun derinliklerine yerleştirilmiş devasa gözlemevleri gerekiyor. Bu dedektörler, nötrinoların maddeyle etkileşime girmesiyle oluşan cılız ışık parlamalarını arıyor.
Halzen, buzun yüksek enerjili astrofiziksel nötrinoları tespit etmek için bir ortam olarak kullanılmasını öneren ilk isimdi; bu katkı Antarktika'daki IceCube'un inşasında belirleyici oldu.
IceCube, 2013'te güneş sisteminin ötesinden gelen 28 yüksek enerjili nötrinoyu tespit ederek astrofiziksel kökenli nötrinolara dair belgelenmiş ilk kanıtı sundu. Gözlemevi daha sonra iki galaksiden ve Samanyolu'ndan gelen nötrino yayılımına ilişkin güçlü kanıtlar bildirdi.
IceCube'un Avrupa'daki muadili, 2030'da tamamlanması beklenen KM3NeT projesiyle Akdeniz'in altında geliştiriliyor.
Proje iki dedektörden oluşuyor: Sicilya açıklarındaki derin sularda bulunan ARCA ile Fransa'nın Toulon kenti yakınlarındaki ORCA.
ARCA, galaktik ve galaktikler arası kaynaklardan gelen yüksek enerjili nötrinaları tespit etmek için tasarlandı. Son yapılandırma aşamasında bir kilometreküplük bir hacmi kaplayacak.
Şimdiye kadarki en yüksek enerjili uzay nötrinosunun tespiti, ARCA daha son yapılandırmasının yalnızca onda birine sahipken gerçekleşti; bu durum dedektörün potansiyelini gözler önüne serdi.
KM3NeT'te Yunanistan'ın rolü
Tzamariudaki, KM3NeT/ARCA'nın nötrinoların geldiği yönü olağanüstü bir hassasiyetle belirleme yeteneğinin, yalnızca yüksek enerjili nötrinoları tespit etmek için değil, bu parçacıkların astrofiziksel kaynaklarını saptama becerisini geliştirmek için de önemli olacağını söyledi.
Bu yetenek, araştırmacılara evrenin dört bir yanında meydana gelen şiddetli olayları daha iyi anlama imkânı sağlayabilir.
KM3NeT, nötrino tespitine yönelik daha önce yürütülen üç pilot deneyin ardından geliştirildi. Bu deneyler arasında Yunanistan'ın Pylos kentindeki Nestor ile Fransa'nın güneyinde ve Sicilya'da yapılan iki deney bulunuyor.
22 ülkeden 68 kurumdan 360'tan fazla bilim insanını bir arıyan uluslararası KM3NeT bilimsel işbirliğinde Demokritos da yer alıyor.
Proje ortağı ve ARCA'nın tüm verilerini toplayan İtalya Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü (INFN), 2026 Nobel Fizik Ödülü'nün nötrino ve astro-parçacık fiziği topluluğu için önemli bir takdir anlamına geldiğini bildirdi.
Araştırmada görev alan Demokritos ekibinde Nükleer ve Parçacık Fiziği Enstitüsü Müdürü Christos Markou, Ekaterini Tzamariudaki, araştırmacı Evangelia Drakopoulou, teknik personel ve öğrenciler yer alıyor.
Yunan ekibinin katkısı, KM3NeT deneyinin inşası, işletilmesi, veri analizi ve yönetimini kapsıyor; bu sayede Yunan araştırmacılar, nötrinolar aracılığıyla evrenin en uçtaki bazı olaylarının incelenmesine yönelik uluslararası çabanın içinde yer alıyor.
