В Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН зарегистрировали фотон от гамма-всплеска с рекордной энергией

Группа исследователей из Института ядерных исследований Российской академии наук совместно с учеными из МГУ им. М.В. Ломоносова опубликовала работу, подтверждающую детектирование космической частицы — гамма-кванта с рекордной энергией 300 тераэлектронвольт (300 ТэВ), ассоциированной с ярчайшим гамма-всплеском за всю историю наблюдений — GRB221009A.

Событие было зарегистрировано на российской установке «Ковер-3» Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН. Это самый высокоэнергетический связанный с гамма-всплесками фотон, когда-либо наблюдавшийся в экспериментах.

Высокоэнергетическое гамма-излучение от всплеска GRB221009A с энергиями до 18 ТэВ было зарегистрировано китайской обсерваторией LHAASO в первые 2000 секунд от начала всплеска. Событие на «Ковре-3» было зафиксировано позднее — через 4536 секунд. Направление прихода события точно совпадает с направлением гамма-всплеска, а вероятность случайного совпадения составила 0,9%. Анализ данных с помощью машинного обучения показал, что с вероятностью более 99,9% первичной частицей действительно был фотон, а не заряженная частица.

По словам ученых, эти наблюдения ставят перед наукой два важных вопроса. Во-первых, согласно современным представлениям, фотоны таких высоких энергий должны поглощаться внегалактическим фоновым излучением до достижения Земли. Наблюдение подобного события может являться указанием на существование новой физики, такой как аксион-фотонные осцилляции или нарушение лоренц-инвариантности. Во-вторых, обнаружение фотонов с энергией 300 ТэВ спустя значительное время после всплеска указывает на то, что должны существовать нестандартные механизмы генерации высокоэнергетического излучения в гамма-всплесках.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках крупного научного проекта «Изучение происхождения, источников и свойств нейтрино на Байкальском нейтринном телескопе и других установках мирового класса».