Ein internationales Forschungsnetzwerk hat kürzlich ein kosmisches Neutrino mit einer rekordbrechenden Energie im Mittelmeer beobachtet. Diese Entdeckung, die am 13. Februar 2023 gemacht wurde, wird als das energiereichste jemals beobachtete Neutrino bezeichnet und trägt die Bezeichnung KM3-230213A. Das Team um Prof. Dr. Sara Buson von der Universität Würzburg war maßgeblich an dieser bemerkenswerten Errungenschaft beteiligt. Der Nachweis eines Neutrinos mit fast 220 Peta-Elektronvolt (PeV) ist bemerkenswert, insbesondere wenn man bedenkt, dass es 16.000-mal energiereicher ist als die Teilchenkollisionen am Large Hadron Collider (LHC) in Genf. Diese wichtige Entdeckung wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Das KM3NeT-Neutrinoteleskop, das für diese Beobachtung verantwortlich war, registrierte ein Myon, das Signale in mehr als einem Drittel der aktiven Sensoren auslöste. Neutrinos sind nach Photonen die zweithäufigsten Teilchen im Universum und zeigen eine besonders schwache Wechselwirkung mit Materie, was ihre Detektion äußerst kompliziert macht. Ihre Ursprünge liegen oft in extremen astrophysikalischen Ereignissen wie supermassereichen Schwarzen Löchern oder Supernova-Explosionen.
Der KM3NeT-Detektor und seine Mission
KM3NeT ist eine hochmoderne Forschungsinfrastruktur, die eine neue Generation von Neutrinoteleskopen darstellt. Die Teleskope sind so konzipiert, dass sie Detektorvolumina zwischen Megatonnen und mehreren Kubikkilometern klarem Meerwasser umfassen. Mit einer strategischen Platzierung in den tiefsten Gewässern des Mittelmeers zielt KM3NeT darauf ab, ein neues Fenster in das Universum zu öffnen und die Eigenschaften von Neutrinos zu erforschen. Die Anlage wird aus zwei Hauptbestandteilen bestehen: ARCA und ORCA. ARCA wird sich auf die Suche nach Neutrinos aus fernen astrophysikalischen Quellen konzentrieren, während ORCA die Eigenschaften von Neutrinos untersucht, die in der Erdatmosphäre erzeugt werden.
Zur Detektion werden Tausende von optischen Sensoren eingesetzt, die schwaches Licht erkennen, das bei Neutrino-Wechselwirkungen entsteht. Diese Technologie soll nicht nur die Neutrinoastronomie voranbringen, sondern auch Instrumente für Erd- und Meereswissenschaften bereitstellen, um die Umgebung im tiefen Meer in mehreren Kilometern Tiefe langfristig und online zu überwachen.
Die Quellen und ihre Bedeutung
Die Herkunft des rekordhohen Neutrinos, das im Rahmen dieses Projekts nachgewiesen wurde, bleibt weiterhin unklar. Vergangene Untersuchungen haben siebzehn Blazare als mögliche astrophysikalische Gegenstücke identifiziert. Blazare sind aktive Galaxienkerne, die starke Strahlung emittieren und entsprechend mit der Detektion von Neutrinos in Verbindung stehen. Darüber hinaus wird erwartet, dass weitere geplante Erweiterungen des KM3NeT-Detektors die Lokalisierung von Neutrinos weiter verbessern werden.
Die Finanzierung dieses ehrgeizigen Projekts erfolgt durch den Europäischen Forschungsrat innerhalb des Projektes MessMapp, was die Wichtigkeit und den Innovationsgrad der Forschung unterstreicht. Die Erfolge, die bisher erzielt wurden, eröffnen neue Möglichkeiten in der Neutrinoastronomie und könnten maßgeblich zum Verständnis von hochenergetischen astrophysikalischen Prozessen beitragen.
