Sensation im Mittelmeer: Höchstenergie-Neutrino entdeckt!

Sizilien, Italien - Am 13. Februar 2023 registrierte der ARCA-Detektor des Neutrinoteleskops KM3NeT vor Sizilien ein Neutrino, dessen Energie bei etwa 220 Petaelektronvolt (PeV) lag. Dies stellt die höchste jemals gemessene Energie für Neutrinos dar, was enorme Auswirkungen auf die Forschung zu hochenergetischen kosmischen Phänomenen haben könnte. Die Entdeckung wurde von der KM3NeT-Kollaboration in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Wissenschaftler des Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP) der FAU haben maßgeblich zur Gestaltung, zum Bau und zur Datenanalyse des Experiments beigetragen. Das spezifische Ereignis ist als „KM3-230213A“ bekannt und beschreibt die Bewegung eines Myons, das den ARCA-Detektor durchquerte. Es wurde von über einem Drittel der aktiven Sensoren registriert. Neutrinos existieren in drei Varianten oder „Flavors“: Elektron, Tau und Myon.

Neutrinos – Die „Geisterteilchen“

Neutrinos sind nahezu masselos und interagieren nur minimal mit Materie, was sie zu wertvollen Informationsquellen über kosmische Ereignisse macht. Laut der Webseite Interesting Engineering durchdringen täglich Milliarden von Neutrinos die menschlichen Körper, doch ihre Beobachtung bleibt aufgrund ihrer geringen Wechselwirkung mit der umgebenden Materie extrem herausfordernd. Diese „Geisterteilchen“ können wertvolle Informationen über weit entfernte Regionen des Universums vermitteln und stammen häufig aus Ereignissen wie Supernovae oder der Verschmelzung von Sternen.

Das KM3NeT-Teleskop wird im Mittelmeer, etwa 80 Kilometer vor der Küste Siziliens, in einer Tiefe von 3.450 Metern konstruiert. Es zielt darauf ab, superenergetische Neutrinos aus fernen Galaxien zu erkennen und besteht aus Hunderttausenden von sphärischen Detektoren, die vertikal im Wasser hängen. Diese sphärischen Detektoren sind bis zu 3,5 Kilometer unter Wasser verankert und ermöglichen es, das von Neutrinos ausgelöste Tscherenkow-Licht zu beobachten.

Technische Details des KM3NeT

Bei KM3NeT handelt es sich um einen erheblich größeren Detektor im Vergleich zu früheren Projekten wie IceCube, welches in der Antarktis betrieben wird. Die Unterwasser-Standorte bieten den Vorteil geringerer Lichtstreuung, was die Identifikation der Neutrinoquellen erleichtert. Tripelter Entwurf und signifikante technische Innovationen ermöglichen präzisere Datenanalysen.

• Insgesamt umfasst KM3NeT über 6.000 Sphären mit jeweils 31 Photomultiplier-Tubes.
• Das gesamte Projekt soll eine Wasserfläche von einem Kubikkilometer abdecken, was dem Volumen von 400.000 olympischen Schwimmbecken entspricht.

Die Neutrinoteleskope wie ANTARES und KM3NeT ermöglichen Studien hochenergetischer Prozesse im Universum. Diese Instrumente sind unerlässlich, da sie helfen, die geheimnisvollen Quellen der kosmischen Strahlung zu identifizieren und die unbekannten Beschleunigungsmechanismen hinter diesen Phänomenen zu entschlüsseln. Die Veröffentlichung der Daten durch KM3NeT wird der wissenschaftlichen Gemeinschaft zugänglich gemacht und erwartet eine Ausweitung der Neutrinoastronomie sowohl am Nord- als auch am Südhimmel.

Da das KM3NeT-Teleskop weiterhin in Betrieb geht, sind die Forscher optimistisch, dass die Entdeckung des hochenergetischen Neutrinos die wissenschaftlichen Bemühungen zur Erforschung des Universums weiter vorantreiben wird. Laut Welt der Physik wird das KM3NeT auch in der Lage sein, gleichzeitig Gammastrahlung und Neutrinos zu beobachten. Dies könnte neue Erkenntnisse zur räumlichen Anordnung von astrophysikalischen Ereignissen liefern.