Фізики вперше зафіксували нейтринний сигнал, що походить від наднових.

Нейтрино залишаються одними з найскладніших для виявлення частинок у науці. Вони позбавлені електричного заряду, володіють вкрай незначною масою і здатні проходити крізь тверді матеріали, такі як скеля, без жодних затримок. Міжнародна група вчених вперше змогла зареєструвати ознаки сукупного сигналу нейтрино, що накопичувався з часів раннього Всесвіту до наших днів.

Сигнал, що виник внаслідок мільярдів колапсів.

Кожні кілька секунд у видимому космосі величезна зірка вичерпує своє паливо та зруйнується, стаючи нейтронною зіркою або чорною дірою. Цей вибух супроводжується викидом нейтрино, які миттєво розходяться в усіх напрямках. Протягом мільярдів років випромінювання численних наднових злилося в однорідне фонове випромінювання, відоме як дифузний нейтринний фон наднових (DSNB).

Зафіксування цього явища принесло б унікальний інструмент для дослідження історії зореутворення в різних куточках всесвіту. Проте частинки, що походять від далеких спалахів, надзвичайно розпорошені, а їхні сигнали надто слабкі, тому дотепер жоден детектор не зміг відокремити їх від загального фону шуму. Хоча ця теорія була запропонована ще в 1980-х роках, пошуки цього фону тривали десятиліттями, і всі попередні намагання давали лише верхні оцінки потоку, не виявляючи статистично значущого надлишку.

Як працює детектор

Детектор Super-Kamiokande знаходиться на глибині 1000 метрів у префектурі Ґіфу, де товща скельного покриву блокує космічні промені. Основу цього детектора складає резервуар, що містить п'ятдесят тисяч тонн ультрачистої води, оточений приблизно тринадцятьма тисячами фотопомножувачів, чутливих до світла.

Коли нейтрино вступає у взаємодію з водою, воно викликає появу зарядженої частинки, такої як електрон чи мюон. Ця частинка мчить через воду швидше, ніж світло поширюється в цій же середовищі, викликаючи утворення слабкого блакитного світіння, відомого як черенковське світло. Воно формує конус світла, подібно до звукового удару, який виникає внаслідок руху надзвукового літака. Це явище не суперечить законам фізики, оскільки йдеться про швидкість світла у матеріалі, а не у вакуумі. Такі спалахи були зафіксовані під час двох різних етапів експерименту.

Перший етап тривав з 2008 по 2020 рік, під час якого було накопичено 3349 днів спостережень в умовах чистої води. Другий етап, розпочатий у 2020 році, передбачав додавання в резервуар солей гадолінію — рідкісного елемента, що підвищує ефективність виявлення електронних антинейтрино.

Науковці проаналізували інформацію, зібрану протягом приблизно п'яти тисяч днів, і виявили незначний, але постійний надлишок подій. Цей сигнал виявився вищим за те, що можна було б очікувати від звичайного фону. Статистична значущість досягла рівня 2,6 сигми, що свідчить про 99,5% ймовірності того, що це не є випадковістю.

Поріг, що необхідний для старту.

Для офіційного оголошення в галузі фізики елементарних частинок необхідно досягти рівня 5 сигм. Цей показник виключає можливість випадкових флуктуацій, але все ще залишається тільки індикатором, а не остаточним підтвердженням наявності. Найкраще отримані дані пояснює потік DSNB, що становить 3,6 см⁻² с⁻¹, що відповідає теоретичним прогнозам.

Результати представили 25 червня 2026 року на конференції Neutrino 2026 у Каліфорнійському університеті в Ірвайні, повідомляє Universe Today. Йосуке Асіда, доцент Університету Тохоку, зазначив що команда планує об'єднати поточні дані Super-Kamiokande зі спостереженнями наступника цього детектора, значно більшого Hyper-Kamiokande. Спільний аналіз має підвищити чутливість достатньо, щоб перетнути потрібний п'ятисигмовий рубіж.

Більше тридцяти років надії.

"Отримати першу у світі вказівку на дифузний нейтринний фон наднових, глибоко значуще досягнення і заповітна мета від самого початку проєкту Super-Kamiokande", сказав Хіроюкі Секія, спікер колаборації та доцент Токійського університету.

Співпраця об'єднує приблизно 250 дослідників з 60 вишів та наукових організацій. Її попередниця, детектор Kamiokande, зафіксувала нейтрино, що походять від наднової SN 1987A у Великій Магеллановій Хмарі, і ця подія досі залишається єдиним прямим спостереженням нейтрино, пов'язаним з конкретним зоряним колапсом.

Фізики зараз наближаються до важливого етапу, який дозволяє перейти від вивчення окремих спалахів до безперервного фону, що містить у собі свідчення виникнення нейтронних зірок, чорних дір та поступового хімічного збагачення Всесвіту. Якщо цей сигнал вдасться підтвердити, астрофізика отримає новий, революційний метод для спостереження процесів, які досі залишалися поза увагою усіх наявних телескопів.