IceCube και NESTOR (με αφορμή το βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2026)
Ο Ρωμαίος φυσιοδίφης του πρώτου αιώνα μ.Χ., Πλίνιος ο Πρεσβύτερος υποστήριζε ότι αν κατεβείς στον πάτο ενός πολύ βαθιού πηγαδιού ή ορυχείου την ημέρα και κοιτάξεις ψηλά, τότε μπορείς να δεις τα αστέρια στον ουρανό.
Παραφράζοντας τον Πλίνιο, ο φυσικός και καθηγητής του πανεπιστημίου Αθηνών Λεωνίδας Ρεσβάνης, είχε πει ότι: «Τρελοί άνθρωποι μπαίνουν σε ορυχεία για να δουν τα άστρα κατά την διάρκεια της ημέρας». Η ιδέα της μείωσης του φωτεινού υποβάθρου κατά την παρατήρηση του ουρανού μέσα από ένα βαθύ όρυγμα αποτέλεσε την έμπνευση του Ρεσβάνη για το ερευνητικό πρόγραμμα Neutrino Extended Submarine Telescope with Oceanographic Research (NESTOR), που προτάθηκε το 1993. Επρόκειτο για έναν ανιχνευτή κοσμικών νετρίνων στο βαθύτερο σημείο της Μεσογείου Θάλασσας στα ανοιχτά της Πύλου. Κατασκευαζόταν σε βάθος περίπου 5.200 μέτρα, σε απόλυτο σκοτάδι, καθαρά νερά και το κυριότερο, ήταν πολύ κοντά στην ακτή, μόλις 14 ναυτικά μίλια, πράγμα που έκανε την πόντιση των καλωδίων πολύ πιο εύκολη. Τελικά όμως, ο ανιχνευτής κοσμικών νετρίνων NESTOR δεν έφτασε ποτέ στο κρίσιμο μέγεθος που απαιτούνταν για την πλήρη επιστημονική του λειτουργία.
Στα μέσα της δεκαετίας του 1990 οι φυσικοί ήταν ήδη χωρισμένοι σε δύο «σχολές σκέψης» για το πώς θα έπρεπε να προχωρήσουν όσον αφορά την ανίχνευση κοσμικών νετρίνων.
Κύριος εκπρόσωπος της πρώτης σχολής ήταν ο Francis Halzen (βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2026), ο οποίος πίστευε ότι πρέπει να κατασκευάσουν τον ανιχνευτή κάτω από τον πάγο στο Νότιο Πόλο.
Ο πάγος είναι ένα σταθερό μέσο, χωρίς θαλάσσια ρεύματα και βιοφωταύγεια (που δημιουργούν υπόβαθρο στους φωτοανιχνευτές).
Στην δεύτερη βρίσκονταν οι φυσικοί (όπως ο Ρεσβάνης) που πίστευαν ότι η λύση είναι τα μεγάλα βάθη της Μεσογείου. Το υγρό νερό δεν έχει τις φυσαλίδες του πάγου και, όταν είναι πολύ καθαρό, παρουσιάζει μικρότερη σκέδαση του φωτός. Έτσι, οι φυσικοί θα μπορούσαν να βρουν με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια την κατεύθυνση από την οποία ήρθε το νετρίνο.
Τελικά δημιουργήθηκαν: (α) το IceCube στην Ανταρκτική και (β) το KM3NeT (Cubic Kilometer Neutrino Telescope) στη Μεσόγειο Θάλασσα(*).
Το 2013, το IceCube ανακοίνωσε την ανίχνευση δύο νετρίνων με ενέργειες πάνω από 1 PeV (1015 eV), των πρώτων τόσο υψηλής ενέργειας γεγονότων που προέρχονταν από άγνωστους μακρινούς κοσμικούς επιταχυντές [H ανίχνευση των νετρίνων Bert και Ernie]. Ένα σημαντικό ορόσημο υπήρξε το 2017, η ανίχνευση ενός νετρίνου υψηλής ενέργειας, περίπου 290 TeV, το οποίο έφτασε από ένα γνωστό blazar ακτίνων γάμμα, το TXS 0506+056, προαναγγέλλοντας την γέννηση της αστρονομίας πολλαπλών αγγελιοφόρων. Το 2022, το IceCube ταυτοποίησε μια εξωγαλαξιακή πηγή νετρίνων, τον κοντινό ενεργό γαλαξία NGC 1068. Και το 2025, η συνεργασία KM3NeT παρατήρησε ένα γεγονός κοσμικού νετρίνου με ενέργεια 220 PeV.
Σίγουρα θα ακούσουμε πολλά για την αστρονομία νετρίνων τα επόμενα χρόνια. Το βραβείο Νόμπελ στον Francis Halzen για την πρωτοποριακή συμβολή του στην ανάπτυξη του IceCube μπορεί να θεωρηθεί ως δικαίωση της γενιάς των πρωτοπόρων της αστρονομίας νετρίνων προς το τέλος του εικοστού αιώνα. Σε αυτή τη γενιά, ο Λεωνίδας Ρεσβάνης και το ελληνικό πρόγραμμα NESTOR, αν και σταμάτησε νωρίς, έπαιξαν πρωταγωνιστικό ρόλο στην μεσογειακή προσπάθεια για την ανάπτυξη της αστρονομίας νετρίνων. Κι αν είχαν την απαραίτητη χρηματοδότηση, ίσως σήμερα να βρίσκονταν στη θέση του Halzen και του IceCube.
(*) Ο αρχικός σχεδιασμός του KM3NeT προέβλεπε τρεις ανιχνευτές, συμπεριλαμβανομένου του ανιχνευτή στην Πύλο – το βαθύτερο και ιδανικότερο σημείο της Μεσογείου. Όμως, για διάφορους λόγους που προέκυψαν κατά την δεκαετία της οικονομικής κρίσης ο NESTOR έμεινε πίσω και το βάρος της κατασκευής επικεντρώθηκε στη νοτιοανατολική Γαλλία (ANTARES/ORCA, ανοιχτά της Τουλόν, σε βάθος περίπου 2.500 μέτρων) και στην Ιταλία (NEMO/ARCA, νοτιοανατολικά της Σικελίας, σε βάθος περίπου 3.500 μέτρων). Παρόλα αυτά, το «Ινστιτούτο Αστροσωματιδιακής Φυσικής NESTOR» παραμένει μέλος του δικτύου του KM3NeT, και η επιστημονική κληρονομιά των δοκιμών της Πύλου βρίσκεται ενσωματωμένη στον σχεδιασμό των σημερινών πύργων του τηλεσκοπίου.
πηγές:
1. Deep-Sea Km3 Neutrino Detector Gets Thumbs Up – https://physicstoday.aip.org/news/deep-sea-km3-neutrino-detector-gets-thumbs-up
2. Very High Energy Neutrinos – https://neutrino-history.in2p3.fr/very-high-energy-neutrinos/
3. Scientific background to the Nobel Prize in Physics 2026 (pdf)
Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ
Η ελληνική συμμετοχή στο πείραμα KM3NeT
(…) Το IceCube δεν είναι το μοναδικό «μάτι» που μελετά το Σύμπαν μέσα από τα νετρίνα. Ένα αντίστοιχο τηλεσκόπιο αναπτύσσεται στα βαθιά νερά της Μεσογείου: πρόκειται για το πείραμα KM3NeT, στο οποίο συμμετέχει το Εθνικό Κέντρο Φυσικών Επιστημών (ΕΚΕΦΕ) «Δημόκριτος».
Τον Φεβρουάριο του 2025 το πείραμα KM3NeT έγινε εξώφυλλο στο περιοδικό «Nature», καθώς εντόπισε το υψηλότερης ενέργειας κοσμικό νετρίνο (KM3-230213A) που έχει εντοπιστεί ποτέ: 30 φορές υψηλότερης από οποιοδήποτε άλλο νετρίνο έχει παρατηρηθεί. Παρείχε επίσης την πρώτη απόδειξη ότι νετρίνα τόσο υψηλών ενεργειών παράγονται στο Σύμπαν δίνοντάς μας πληροφορίες για τα βίαια γεγονότα που συμβαίνουν έξω από τον Γαλαξία μας.
«Η αστρονομία νετρίνων μόλις τώρα ξεκινάει», επισημαίνει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η Αικατερίνη Τζαμαριουδάκη, διευθύντρια ερευνών του Ινστιτούτου Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», η οποία συμμετέχει στο πείραμα KM3NeT.
«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. Όπως προσθέτει, «ο συνδυασμός πληροφοριών που προέρχονται από διαφορετικούς αγγελιοφόρους είναι ένα νέο, ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση των διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στα αστροφυσικά φαινόμενα του Σύμπαντος».(…)
(…) Η ανίχνευση 28 νετρίνων υψηλής ενέργειας προερχόμενων από το εξωτερικό του Ηλιακού Συστήματος το 2013 αποτελεί την πρώτη τεκμηριωμένη απόδειξη νετρίνων αστροφυσικής προέλευσης. Έκτοτε, το IceCube έχει αναφέρει την πρώτη ισχυρή ένδειξη εκπομπής νετρίνων από δύο γαλαξίες, καθώς και από τον δικό μας Γαλαξία.
Η αντίστοιχη υποδομή ανίχνευσης κοσμικών νετρίνων σε ευρωπαϊκό έδαφος, αυτή τη φορά στα βάθη της θάλασσας, είναι το τηλεσκόπιο νετρίνων KM3NeT. Η κατασκευή του είναι ακόμα σε εξέλιξη (αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2030) και περιλαμβάνει δύο ανιχνευτές, τον ARCA, που έχει τοποθετηθεί στα βαθιά νερά της Σικελίας, και τον ORCA κοντά στην ακτή της Τουλόν στη Γαλλία. Ο ARCA, που στοχεύει στην ανίχνευση νετρίνων υψηλών ενεργειών από γαλαξιακές και εξωγαλαξιακές πηγές και έκανε την ανακάλυψη του υψηλότερης ενέργειας κοσμικού νετρίνου, θα καταλαμβάνει στην τελική του διάταξη όγκο ενός κυβικού χιλιομέτρου. Ενδεικτικό των δυνατοτήτων του είναι το γεγονός ότι η ανακάλυψη του νετρίνου έγινε με μόλις το ένα δέκατο της τελικής του διάταξης!
Η κ. Τζαμαριουδάκη εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ότι «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 συγκεκριμένο πείραμα αποτελεί συνέχεια τριών πιλοτικών πειραμάτων για την ανίχνευση νετρίνων που ολοκληρώθηκαν, ένα εκ των οποίων ήταν το πείραμα Nestor που διεξήχθη στην Πύλο, ενώ τα άλλα δύο έγιναν στη νότια Γαλλία και τη Σικελία.
Η διεθνής επιστημονική κοινοπραξία KM3NeT συγκεντρώνει περισσότερους από 360 επιστήμονες 68 ιδρυμάτων (μεταξύ αυτών και του Δημόκριτου) από 22 χώρες σε όλο τον κόσμο. Το Εθνικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής INFN στην Ιταλία, εταίρος του προγράμματος που έχει αναλάβει να συγκεντρώνει όλα τα δεδομένα από τον ARCA, εξέδωσε ανακοίνωση για την απονομή του Νόμπελ Φυσικής στον Φράνσις Χάλτσεν σημειώνοντας ότι το φετινό βραβείο Νόμπελ «αποτελεί σημαντική αναγνώριση για ολόκληρη την κοινότητα της φυσικής νετρίνων και της φυσικής αστροσωματιδίων».
Σημειώνεται ότι η ομάδα του Ινστιτούτου Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» που συμμετέχει στην έρευνα αποτελείται από τον διευθυντή του Ινστιτούτου, Χρήστο Μάρκου, την Αικατερίνη Τζαμαριουδάκη, την ερευνήτρια, Ευαγγελία Δρακοπούλου, τεχνικό προσωπικό και φοιτητές και διαδραματίζει κομβικό ρόλο στην κατασκευή, τη λειτουργία, την ανάλυση δεδομένων και το management του πειράματος KM3NeT.
https://www.amna.gr/home/article/1029379/Apo-ton-pago-tis-Antarktikis-sta-bathi-tis-Mesogeiou—I-anazitisi-ton-netrinon-me-elliniki-summetochi-pou-apespase-Nompel-Fusikis