Un neutrino arrive du cosmos avec la plus grande énergie connue

L’analyse détaillée de la détection d’un neutrino avec une énergie colossale a permis de confirmer que c’est la plus énergique parmi toutes celles détectées jusqu’à présent.

Le 13 février 2023, le détecteur ARK du télescope sous-marin de neutrinos KM3NET a détecté un événement extraordinaire associé à un neutrino d’une énergie estimée beaucoup plus que les particules produites par le Cern LHC: environ 220 PEV (220 000 milliards d’électronvolts). Cet événement, appelé KM3-230213A, est le neutrinos le plus énergétique observé à ce jour et fournit la première preuve que, dans l’univers, les neutrinos de ces caractéristiques se produisent. Après un travail long et méticuleux pour analyser et interpréter les données, la collaboration de KM3Net vient de rapporter les détails de cette constatation.

L’événement détecté a été identifié grâce à une lune (particule élémentaire liée à l’électron) qui a traversé l’ensemble du détecteur, produisant un signal dans plus d’un tiers des capteurs. L’inclinaison de sa trajectoire, ainsi que son énorme énergie, fournit des preuves convaincantes que le mon provenait d’un neutrino cosmique qui interagit au voisinage du détecteur.

«KM3NET a commencé à explorer une gamme d’énergie et de sensibilité où des neutrinos détectés peuvent être produits dans des phénomènes astrophysiques extrêmes. Cette première détection d’un PEV Hundred Neutino ouvre un nouveau chapitre dans l’astronomie des neutrinos et une nouvelle fenêtre d’observation de l’univers », explique Paschal Coyle, porte-parole de KM3NET au moment de la détection et chercheur au Center for Particle Physics in2p3 (du CNRS ) de Marseille (France).

Neutrinos, les particules élémentaires les plus mystérieuses

L’univers à haute énergie est le royaume des événements colossaux tels que les trous noirs supermassifs, les explosions de supernovas et les rayons gamma, les événements de la physique desquels il y a encore beaucoup de choses qui sont inconnues. Ces puissants accélérateurs cosmiques naturels génèrent des flux de particules appelés rayons cosmiques, qui peuvent interagir avec le sujet autour de la production de neutrinos et de photons. Au cours de son voyage dans l’univers, les rayons cosmiques les plus énergétiques peuvent interagir avec les photons du fond micro-ondes cosmiques, la “première lumière” après la naissance de l’univers, pour produire des neutrinos extrêmement énergétiques, appelés cosmogène.

«Les neutrinos sont des particules élémentaires très mystérieuses. Ils n’ont pas de charge électrique, ils ont à peine la masse et interagissent faiblement avec la matière. Ce sont des messagers cosmiques spéciaux, qui nous fournissent des informations uniques sur les mécanismes impliqués dans les phénomènes les plus énergétiques et nous permettent une physique nucléaire nationale (INFN) d’Italie.

Bien qu’il s’agisse de la deuxième particule la plus abondante de l’univers, après les photons qui forment la lumière, l’interaction extrêmement faible des neutrinos avec la question les rend très difficiles à identifier, donc d’énormes détecteurs sont nécessaires. Le télescope KM3NET, actuellement en construction, est une gigantesque infrastructure au fond de la mer qui contient deux détecteurs – Ark et Orca – et utilise l’eau de mer comme moyen d’interaction pour détecter les neutrinos. Ses modules optiques en technologie élevée capturent la lumière Cherenkov, une lueur bleuâtre qui génère la propagation dans l’eau des particules ultra-rélatives résultant des interactions avec les neutrinos.

Les observations futures se concentreront sur la détection de plus d’événements de ce type pour essayer de mieux les connaître.

Recréation de KM3Net de Cherenkov léger émis par l’interaction du neutrino. (Image: KM3Net Collaboration)

Participation espagnole à KM3NET

La collaboration KM3Net rassemble plus de 360 ​​spécialistes de 68 institutions et 22 pays. En Espagne, l’Institut de physique corpusculaire (IFIC, sous l’Université de Valence (UV) et le Conseil supérieur de recherche scientifique), l’Université polytechnique de Valence (UPV), l’Université de Granada, l’Institut espagnol d’océanographie (IEO (IEO ( IEO, du CSIC) et de l’Université polytechnique de Catalogne (UPC).

La participation des groupes espagnols à KM3NET est coordonnée par Juan de Dios Zornoza Gómez, physicien de l’Université de Valence dans l’IFIC.

Le groupe Vega (groupe expérimental Valencia d’astroparticules) de l’IFIC est composé d’une vingtaine de membres. «Dans notre laboratoire, certains des éléments clés du détecteur ont été conçus et testés, tels que les principales cartes électroniques d’acquisition, et certains éléments d’étalonnage. En outre, nous avons participé et même dirigé plusieurs analyses sur l’astronomie multimonséuleuse, les oscillations de neutrin ou la recherche de matière noire et de physique à travers les neutrinos, entre autres. Le plan est de poursuivre les travaux sur tous ces fronts », explique Juan de Dios Zornoza. “Nous travaillons pour acquérir une connaissance plus approfondie de cet événement extraordinaire et nous espérons récolter de nouveaux résultats en fonction du grand volume d’opportunités offertes par l’astronomie des neutrinos”, conclut Juan José Hernández Rey, professeur de recherche à CSIC et fondateur du groupe Vega Vega Dans l’IFIC.

Astronomie des neutrinos

La zone d’astronomie des neutrin est en pleine expansion et l’équipe de collaboration KM3NET est convaincue qu’une fois que l’installation des deux détecteurs KM3NET est terminée, de nouvelles données sur le mystère de l’origine des neutrines cosmiques sont obtenues. «Pour déterminer la direction et l’énergie de ce neutrino, un étalonnage précis du télescope et des algorithmes sophistiqués de reconstruction de traces était nécessaire. De plus, la constatation s’est produite avec un seul dixième de la configuration finale du détecteur, démontrant le grand potentiel de notre expérience pour l’étude des neutrinos et de l’astronomie des neutrinos », ajoute enfin Aart Heijboer, coordinateur de la physique et du logiciel KM3NET au niveau du logiciel au niveau du logiciel de KM3 Temps de détection et chercheur à l’Institut national de physique subatomique (Nikhef), aux Pays-Bas.

L’étude est intitulée “Observation d’un neutrinos cosmique ultra-élevé avec KM3NET”. Et a été publié dans The Nature Academic Magazine. (Source: Université de Valence)

https://www.youtube.com/watch?v=7idw98dbwo8