Astrofiziksel nötrinoların arayışı, Antarktika buzundan Akdeniz'in derinliklerine uzanan küresel bir çabaya dönüşmüş durumda. Yunan bilim insanları da KM3NeT nötrino teleskobu çalışmalarına katkı veriyor.
Bu yılki Nobel Fizik Ödülü, Antarktika buzunun içine yerleştirilen kozmik nötrino teleskobu IceCube'e belirleyici katkısı nedeniyle Francis Halzen'e verildi. Ancak evreni nötrinolar aracılığıyla inceleyen tek gözlemevi IceCube değil. Bilim insanları, Yunanistan Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi "Demokritos"un da yer aldığı KM3NeT deneyiyle Akdeniz'in derinliklerinde benzer bir teleskop geliştiriyor.
KM3NeT, şubat 2025'te gözlemlenen en yüksek enerjili kozmik nötrino olan KM3-230213A'yı saptamasının ardından Nature dergisinin kapağına çıktı. Bu nötrinonun enerjisi, daha önce saptanan herhangi bir nötrinonun 30 katıydı. Keşif, evrenin bu denli uç enerjilerde nötrino ürettiğine dair ilk kanıtı da sundu ve Samanyolu'nun dışındaki şiddetli olaylar hakkında bilgi sağladı.
NCSR "Demokritos" Nükleer ve Parçacık Fiziği Enstitüsü araştırma direktörü ve KM3NeT deneyi üyesi Aikaterini Tzamarioudaki, Atina-Makedonya Haber Ajansı'na (AMNA) "Nötrinolarla astronomi daha yeni başlıyor" diye konuştu.
Bugüne kadar bilim insanları evreni esas olarak iki tür haberci üzerinden inceliyordu: fotonlar ve yüklü parçacıklar, yani kozmik ışınlar. Nötrinolar, yıldızlararası manyetik alanlarda yolundan sapmamaları ve yolculukları boyunca emilmemeleri sayesinde kozmik ışınların kökenini ve doğasını araştırmak için yeni bir yol sunuyor.
Tzamarioudaki, farklı habercilerden gelen bilgilerin birleştirilmesinin, evren genelindeki astrofiziksel olaylarda gerçekleşen süreçleri anlamak için güçlü yeni bir araç sağladığını ifade etti.
Nötrinolar: Görünmez haberciler
Nötrinolar, son derece küçük kütleye sahip ve elektrik yükü taşımayan minik atom altı parçacıklardır. Evrenin en uzak köşelerinden neredeyse engelsizce yol alabilirler.
Nötrinolar fotonların ardından evrenin en bol ikinci parçacığı olsa da maddeyle çok az etkileşime girer. Bu nedenle her saniye milyarlarca nötrino insan vücudundan iz bırakmadan geçip gider.
Nötrinolar çok geniş bir enerji yelpazesinde ve pek çok farklı süreç sonucunda ortaya çıkar. Güneş, nükleer füzyon yoluyla devasa miktarda düşük enerjili nötrino üretirken; yıldız patlamaları ve kara delik etkinliği gibi felaket boyutundaki kozmik olaylar sırasında gerçekleşen parçacık çarpışmalarından çok daha az sayıda yüksek enerjili nötrino doğar.
Yolculukları büyük ölçüde rahatsız edilmeden sürdüğü için nötrinolar kozmik haberci işlevi görür ve astrofiziksel kaynaklarından doğrudan Dünya'daki dedektörlere bilgi taşır.
Antarktika'dan Akdeniz'e
Kozmik nötrinoları saptamak için suyun derinliklerine ya da buzun içine yerleştirilmiş devasa gözlemevleri gerekiyor. Bu araçlar, parçacıkların varlığını gösteren zayıf ışık parlamalarını arıyor; böylece bilim insanları şiddetli astrofiziksel olayları belirleyip yorumlayabiliyor.
Nobel ödülü sahibi Francis Halzen, yüksek enerjili astrofiziksel nötrinoları saptamak için buzu kullanmayı önerdi ve katkısı Antarktika'daki IceCube'ün geliştirilmesinde belirleyici oldu.
IceCube, 2013'te Güneş Sistemi'nin dışından gelen 28 yüksek enerjili nötrino saptadı ve astrofiziksel kökenli nötrinolara dair ilk doğrulanmış kanıtı elde etti. O günden bu yana IceCube, iki galaksiden ve Samanyolu'ndan gelen nötrino yayılımına ilişkin güçlü kanıtlar bildirdi.
Avrupa'nın karşılık gelen kozmik nötrino saptama altyapısı Akdeniz'in altında bulunuyor: KM3NeT nötrino teleskobu. İnşaatı sürüyor ve 2030'da tamamlanması bekleniyor.
KM3NeT iki dedektörden oluşuyor: Sicilya açıklarındaki derin sularda konuşlu ARCA ve Fransa'nın Toulon kenti yakınlarındaki ORCA.
ARCA, galaktik ve galaktik dışı kaynaklardan gelen yüksek enerjili nötrinoları hedefliyor ve bugüne dek gözlemlenen en yüksek enerjili kozmik nötrinoyu saptadı. Dedektör tamamlandığında bir küp kilometrelik bir hacmi kaplayacak.
Bu başarının ölçeği özellikle önemli, çünkü KM3NeT rekor kıran nötrinoyu ARCA'nın nihai yapısının yalnızca onda biriyle saptadı.
Tzamarioudaki, KM3NeT/ARCA'nın nötrinoların yönünü belirlemedeki olağanüstü yeteneğinin, yüksek enerjili nötrinoların saptanmasının yanı sıra bunların astrofiziksel kaynaklarının belirlenmesine ve evrendeki şiddetli olgulara ilişkin bilim insanlarının anlayışının derinleşmesine katkı sağlayacağını belirtti.
Deney, nötrino saptamayı amaçlayan üç tamamlanmış pilot projeyi izliyor. Bunlardan biri Yunanistan'ın Pylos kentinde yürütülen Nestor deneyiydi; diğer ikisi ise Fransa'nın güneyinde ve Sicilya'da gerçekleştirildi.
KM3NeT'in uluslararası bilimsel iş birliği, NCSR "Demokritos"un da aralarında bulunduğu 22 ülkedeki 68 kurumdan 360'dan fazla bilim insanını bir araya getiriyor.
KM3NeT ortaklarından ve ARCA'dan veri toplamaktan sorumlu İtalya Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü (INFN), bu yılki Nobel Fizik Ödülü'nün tüm nötrino fiziği ve astro-parçacık fiziği topluluğu için önemli bir takdir anlamına geldiğini bildirdi.
NCSR "Demokritos" Nükleer ve Parçacık Fiziği Enstitüsü'nün araştırmada yer alan ekibinde Enstitü Müdürü Christos Markou, Tzamarioudaki, araştırmacı Evangelia Drakopoulou, teknik personel ve öğrenciler bulunuyor. Yunan ekip, KM3NeT'in inşası ve işletilmesinde, verilerinin analizinde ve deneyin yönetiminde kilit rol oynuyor.
