Από τον πάγο της Ανταρκτικής έως τα βαθιά νερά της Μεσογείου, η αναζήτηση των κοσμικών νετρίνων ανοίγει ένα νέο παράθυρο στη μελέτη του Σύμπαντος. Το φετινό Νόμπελ Φυσικής στον Φράνσις Χάλτσεν αναγνωρίζει την καθοριστική συμβολή του στην ανάπτυξη του IceCube, του τεράστιου τηλεσκοπίου νετρίνων που λειτουργεί κάτω από τον πάγο της Ανταρκτικής.
Η έρευνα, ωστόσο, δεν περιορίζεται στον Νότιο Πόλο. Στα βάθη της Μεσογείου αναπτύσσεται το KM3NeT, ένα αντίστοιχο τηλεσκόπιο νετρίνων στο οποίο συμμετέχει ενεργά το ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», με ελληνική επιστημονική ομάδα να έχει ρόλο στην κατασκευή, τη λειτουργία και την ανάλυση των δεδομένων του πειράματος.
Η σημασία της αστρονομίας νετρίνων αποτυπώνεται στην πρόσφατη εξέλιξη του KM3NeT. Τον Φεβρουάριο του 2025, το πείραμα έγινε εξώφυλλο του περιοδικού Nature, μετά την ανίχνευση του υψηλότερης ενέργειας κοσμικού νετρίνου που έχει καταγραφεί μέχρι σήμερα, του KM3-230213A. Η ενέργειά του ήταν περίπου 30 φορές μεγαλύτερη από εκείνη οποιουδήποτε άλλου νετρίνου είχε παρατηρηθεί μέχρι τότε.
«Η αστρονομία νετρίνων μόλις τώρα ξεκινάει», επισημαίνει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η Αικατερίνη Τζαμαριουδάκη, διευθύντρια ερευνών του Ινστιτούτου Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» και μέλος του KM3NeT.
Τα νετρίνα είναι υποατομικά σωματίδια με εξαιρετικά μικρή μάζα και χωρίς ηλεκτρικό φορτίο. Αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη και μπορούν να διασχίζουν τεράστιες αποστάσεις χωρίς να εκτρέπονται από μαγνητικά πεδία ή να απορροφώνται. Αυτό τους επιτρέπει να μεταφέρουν στη Γη πληροφορίες από μακρινές αστροφυσικές πηγές, όπως εκρήξεις άστρων και ενεργές μαύρες τρύπες.
«Καθώς μέχρι πρόσφατα η γνώση μας για το Σύμπαν προερχόταν κυρίως από δύο είδη “αγγελιοφόρων”, τα φωτόνια και τα φορτισμένα σωματίδια (κοσμικές ακτίνες), η μελέτη των νετρίνων, τα οποία δεν εκτρέπονται από τα διαστρικά μαγνητικά πεδία και δεν απορροφώνται, ανοίγει μια νέα δυνατότητα για την απάντηση θεμελιωδών ερωτημάτων σχετικά με την προέλευση και τη φύση των κοσμικών ακτίνων», περιγράφει η ίδια.
Η πρώτη σημαντική επιβεβαίωση νετρίνων αστροφυσικής προέλευσης ήρθε το 2013, όταν το IceCube ανίχνευσε 28 νετρίνα υψηλής ενέργειας που προέρχονταν από πέρα από το Ηλιακό Σύστημα. Ακολούθησαν ενδείξεις για εκπομπή νετρίνων από άλλους γαλαξίες, αλλά και από τον ίδιο τον Γαλαξία μας.
Στην Ευρώπη, τον αντίστοιχο ρόλο αναλαμβάνει το KM3NeT, το οποίο κατασκευάζεται στα βάθη της Μεσογείου. Αποτελείται από δύο ανιχνευτές: τον ARCA, στα ανοιχτά της Σικελίας, που έχει σχεδιαστεί κυρίως για την ανίχνευση νετρίνων υψηλής ενέργειας, και τον ORCA, κοντά στην Τουλόν της Γαλλίας.
Ο ARCA αναμένεται στην τελική του μορφή να καταλαμβάνει όγκο περίπου ενός κυβικού χιλιομέτρου. Ιδιαίτερα εντυπωσιακό είναι ότι το νετρίνο KM3-230213A ανιχνεύθηκε όταν είχε εγκατασταθεί μόλις περίπου το ένα δέκατο της τελικής διάταξης του ανιχνευτή.
«εξαιτίας της εξαιρετικής του ακρίβειας στον προσδιορισμό της κατεύθυνσης των νετρίνων, το τηλεσκόπιο νετρίνων KM3NeT/ARCA θα συνεισφέρει ουσιαστικά όχι μόνο στην ανίχνευση νετρίνων υψηλής ενέργειας, αλλά επίσης θα ενισχύσει σημαντικά την ικανότητα εντοπισμού των αστροφυσικών πηγών από τις οποίες προέρχονται και συνεπώς την κατανόηση των βίαιων φαινομένων στο Σύμπαν».
Το KM3NeT αποτελεί συνέχεια τριών πιλοτικών πειραμάτων ανίχνευσης νετρίνων, μεταξύ των οποίων και το Nestor, που είχε πραγματοποιηθεί στην Πύλο. Η διεθνής κοινοπραξία αριθμεί περισσότερους από 360 επιστήμονες από 68 ερευνητικά ιδρύματα σε 22 χώρες.
Σημαντική είναι και η ελληνική συμμετοχή. Η ομάδα του Ινστιτούτου Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» αποτελείται από τον διευθυντή του Ινστιτούτου Χρήστο Μάρκου, την Αικατερίνη Τζαμαριουδάκη, την ερευνήτρια Ευαγγελία Δρακοπούλου, τεχνικό προσωπικό και φοιτητές. Η ομάδα συμμετέχει στην κατασκευή, τη λειτουργία, την ανάλυση δεδομένων και τη διαχείριση του πειράματος.
Η βράβευση του Φράνσις Χάλτσεν με το Νόμπελ Φυσικής αναδεικνύει έτσι όχι μόνο τη σημασία του IceCube, αλλά και τη διεθνή προσπάθεια που βρίσκεται σε εξέλιξη για την αξιοποίηση των νετρίνων ως νέων «αγγελιοφόρων» του Σύμπαντος. Από την Ανταρκτική έως τη Μεσόγειο, τα γιγάντια αυτά τηλεσκόπια επιχειρούν να καταγράψουν σήματα από τα πιο ακραία και μακρινά φαινόμενα του κοσμικού χώρου.
