Zobrazenie zdroja stránky KM3NeT

[[Súbor:Riproduzione del telescopio KM3NET.jpg|náhľad|Schéma konštrukčného bloku observatória KM3NeT]]

'''KM3NeT''' (skratka z {{eng|'''''Cubic Kilometre Neutrino Telescope'''''}}) je európske hlbokomorské [[neutrínová astronómia|neutrínové observatórium]], výskumná infraštruktúra umiestnená na dne [[Stredozemné more|Stredozemného mora]], ktorej princíp spočíva v registrácii [[Čerenkovovo žiarenie|Čerenkovovho]] žiarenia vznikajúceho pri šírení elektricky nabitých častíc médiom tohto detektora – [[morská voda|morskou vodou]]. Cieľom výskumu je získanie unikátnych poznatkov o [[astrofyzika|astrofyzikálnych]] objektoch vo vzdialenom vesmíre, ako aj o základných vlastnostiach a interakciách [[neutríno|neutrín]].<ref>{{Citácia elektronického dokumentu | priezvisko = | meno = | autor = | odkaz na autora = | titul = KM3NeT - opens a new window on our universe | url = https://www.km3net.org/ | vydavateľ = KM3NeT collaboration | dátum vydania = 2021-06-01 | dátum aktualizácie = | dátum prístupu = 2025-02-12 | miesto = | jazyk = }}</ref>

Trojrozmerná sieť tisícov optických senzorov deteguje slabé Čerenkovovo žiarenie vo forme svetla emitovaného nabitými časticami pochádzajúcimi z interakcií neutrín s morskou vodou alebo s horninami v blízkosti detektora. Pozícia, orientácia optických modulov a čas detekcie svetla na [[fotonásobič]]och vo vnútri optických modulov sú zaznamenávané s vysokou presnosťou. Tieto merania umožňujú určiť základné charakteristiky pozorovaných udalostí, napr. trajektórie a energie registrovaných častíc.

{{LocMap+ | Stredozemné more | float = right | width = 300 | caption = Umiestnenie detektorov v rámci Stredozemného mora | relief = 1 | places =
  {{LocMap~ | Stredozemné more | label = ORCA | position = bottom | mark = | lat = 42.8 | lon = 6.033 }}
  {{LocMap~ | Stredozemné more | label = ARCA | position = bottom | mark = | lat = 36.267 | lon = 16.1 }}
  {{LocMap~ | Stredozemné more | label = KM3NeT-Gr | position = right| mark = | lat = 36.55 | lon = 21.5 }}
}}

Projekt KM3NeT realizuje a plánuje výstavbu viacerých detektorov v hĺbkach Stredozemného mora v blízkosti európskych pobreží: ORCA (''Oscillation Research with Cosmics in the Abyss''), detektor označovaný tiež KM3NeT-Fr, sa nachádza v oblasti pobrežia mesta [[Toulon]] vo [[Francúzsko|Francúzsku]]; ARCA (''Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss'') detektor, majúci aj označenie KM3NeT-It, je umiestnený pri Portopalo di Capo Passero, najjužnejšej obci ostrova [[Sicília (ostrov)|Sicília]] v [[Taliansko|Taliansku]]. Oba detektory sú aktuálne v prevádzke, zaznamenávajú dáta o udalostiach nesúcich dôležitú informáciu, a súčasne sú vo výstavbe. V ďalšej fáze sa plánuje rozšírenie výskumnej infraštruktúry KM3NeT o ďalší detektor, s označením KM3NeT-Gr, s lokalizáciou pri pobreží mestečka [[Pylos]] na [[Peloponéz (polostrov)|Peloponéze]] v [[Grécko|Grécku]].

Neutrínový teleskop KM3NeT nadväzuje na a je zdokonalením menšieho úspešného neutrínového teleskopu [[ANTARES (neutrínové observatórium)|ANTARES]], ktorý bol v prevádzke pri pobreží Francúzska v rokoch [[2008]] až [[2022]] a následne bol demontovaný.

Dohľad, riadenie a manažment výstavby a prevádzky neutrínového teleskopu KM3NeT je realizovaný v medzinárodnej kolaborácii pozostávajúcej z viac ako 68 inštitúcií z 21 krajín po celom svete. Kolaboráciu tvorí približne 360 vedcov, inžinierov a technikov.<ref>{{cite web | url=https://www.km3net.org/about-km3net/collaboration/ | title=Collaboration }}</ref> Na projekte participujú aj slovenskí vedci z Katedry jadrovej fyziky a biofyziky [[Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave|Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave]].<ref name="n-20250212">{{Citácia periodika | priezvisko = Horák | meno = Otakar | autor = | odkaz na autora = | titul = Otvorili nové okno do vesmíru. Vedci pozorovali neutríno s rekordnou energiou | periodikum = Denník N | odkaz na periodikum = Denník N | url = https://dennikn.sk/4460454/otvorili-nove-okno-do-vesmiru-vedci-pozorovali-neutrino-s-rekordnou-energiou/ | issn = 1339-844X | vydavateľ = N Press | miesto = Bratislava | dátum = 2025-02-12 | dátum prístupu = 2025-02-13}}</ref>

== Vedecké ciele ==
Hlavné ciele<ref>{{Cite journal|year=2016|title=KM3NeT 2.0 – Letter of Intent for ARCA and ORCA |doi=10.1088/0954-3899/43/8/084001|last1=The KM3NeT Collaboration |journal=J. Phys. G: Nucl. Part. Phys.
|volume=43 |pages=084001|doi-access=free|arxiv=1601.07459}}</ref> kolaborácie KM3NeT sú:

# Objav a následný výskum vysokoenergetických zdrojov [[Neutríno|neutrín]] vo [[Vesmír|vesmíre]]. Predmetom vedeckého záujmu sú aktívne galaktické jadrá galaxií, výbuchy a [[Pozostatok supernovy|pozostatky supernov]], zdroje [[Záblesk gama žiarenia|zábleskov gama žiarenia]], zrážky [[Čierna diera|čiernych dier]] a hviezd. Cieľom KM3NeT je prostredníctvom identifikácie neutrín z týchto zdrojov priniesť informácie o pôvode vysokoenergetického [[Kozmické žiarenie|kozmického žiarenia]] a o najextrémnejších procesoch vo vesmíre.
# Štúdium základných vlastností neutrín; predpokladá sa určenie hierarchie hmotností neutrín prostredníctvom pozorovania oscilácií atmosferických neutrín. Pomôže to stanoviť podstatu neutrín ([[Diracov fermión|diracovská]] alebo [[Majoranovský fermión|majoranovská]]) ako aj získať dôležité informácie o novej fyzike za [[Štandardný model|Štandardným modelom fyziky častíc]].

Okrem uvedených hlavných vedeckých cieľov zohráva tento teleskop významnú úlohu v hľadaní [[Temná hmota|tmavej hmoty]] vo vesmíre. Súčasťou tejto výskumnej infraštruktúry sú aj detekčné systémy, ktoré umožňujú výskum v iných vedeckých odvetviach, ako sú biológia mora, [[oceánografia]] a [[geofyzika]], na základe dlhodobého monitorovania v reálnom čase morského prostredia a morského dna v hĺbke niekoľkých kilometrov.

Po dokončení, detektor ARCA, ktorý je určený na hľadanie zdrojov vysokoenergetických neutrín vo vesmíre, bude mať aktívny objem na úrovni kubického kilometra. Detektor ORCA, ktorého objem je podstatne menší, je prispôsobený na meranie základných vlastností neutrín detekciou hlavne atmosferických neutrín, t.j. rieši aktuálne otázky [[Fyzika častíc|časticovej fyziky]].

== Dizajn ==
[[File:KM3NeT_DOM_in_the_lab.jpg|vľavo|náhľad|Digitálny optický modul (DOM) experimentu KM3NeT v laboratóriu]]
Jednotlivé infraštruktúry vo Francúzsku a Taliansku sú navrhnuté tak, aby pozostávali z takmer 200 000 svetelných senzorov ([[Fotonásobič|fotonásobičov)]] distribuovaných v takzvaných konštrukčných blokoch: dva bloky pre KM3NeT/ARCA a jeden pre KM3NeT/ORCA. Jeden konštrukčný blok pozostáva zo 115 flexibilných vertikálnych lán – alebo detekčných jednotiek – ukotvených na dne mora. Každá detekčná jednotka nesie 18 tlaku-odolných sférických svetlocitlivých modulov a každý digitálny optický modul obsahuje 31 fotonásobičov. Takže každý konštrukčný blok obsahuje trojrozmerné pole foto-senzorov, ktoré môžu byť použité na detekciu Čerenkovovho žiarenia, produkovaného relativistickými časticami vznikajúcimi v neutrínových interakciách.<ref>{{cite web | url=https://www.km3net.org/research/detector/ | title=The neutrino detectors }}</ref>

Detektor ARCA, ktorý sa nachádza v talianskej časti KM3NeT, je umiestnený v hĺbke 3 450 m. Tento detektor je optimalizovaný na detekciu kozmických neutrín s veľmi vysokými energiami v rozsahu TeV až PeV (eV – [[elektrónvolt]]) tým, že má riedke rozdelenie optických modulov: 18 modulov je približne rovnomerne rozmiestnených na detekčných jednotkách dlhých 700 metrov, pričom vertikálny rozostup medzi nimi je 36 metrov.

Detektor ORCA, ktorý sa nachádza vo francúzskej časti KM3NeT, je umiestnený v hĺbke 2 475 m. Hustejšie rozmiestnenie optických modulov robí detektor ORCA vhodnejším na registráciu neutrín v oblasti energií niekoľkých GeV. ORCA bude pozostávať zo 115 detekčných jednotiek zoskupených v trojuholníkovej mriežke so stranou 20 m a vertikálnou vzdialenosťou 9 m medzi optickými modulmi na detekčnej jednotke. Celkovo má takéto pole senzorov priemer 210 m a jednotlivé detekčné jednotky sú 200 m dlhé.

Pozície modulov ako aj čas detekcie registrovaného svetla pomocou fotonásobičov, ktoré sú v ich vnútri, sú určené s vysokou presnosťou. Každý optický modul má v priemere 44 centimetrov (17 [[Palec (jednotka dĺžky)|“]]), obsahuje 31 3-palcových [[Fotonásobič|fotonásobičov]] spolu s napájacou elektronikou a je pripojený k pobrežiu pomocou vysokorýchlostnej dátovej optickej siete.<ref>{{Cite journal|year=2022 |title=The KM3NeT multi-PMT optical module |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-0221/17/07/P07038 |doi=10.1088/1748-0221/17/07/P07038|arxiv=2203.10048 |last1=The KM3NeT Collaboration |journal=Journal of Instrumentation |volume=17 |issue=7 |pages=07038|bibcode=2022JInst..17P7038A }}</ref> Elektro-optické káble a spojovacie stanice na dne mora slúžia ako spojenie optických modulov s kontrolnou stanicou na pobreží, ktorá slúži pre dodávanie elektrickej energie, kontrolu detektora a prenos dát.<ref>{{Cite journal|year=2023 |title=KM3NeT Broadcast Optical Data Transport System |doi=10.1088/1748-0221/18/02/T02001 |last1=The KM3NeT Collaboration |journal=Journal of Instrumentation |volume=18 |issue=2 |pages=T02001|doi-access=free |arxiv=2210.13328 |bibcode=2023JInst..1802001A }}</ref>

Keďže detekčné jednotky sa spolu s optickými modulmi odkláňajú vplyvom morských prúdov, ich pozície ako aj orientácia fotonásobičov v nich sú nepretržite monitorované pomocou akustického a kompasového systému.<ref>{{Cite book|year=2023 |chapter=Dynamical position and orientation calibration of the KM3NeT telescope |chapter-url=https://pos.sissa.it/444/1033/pdf|last1=The KM3NeT Collaboration |title=Proceedings of 38th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2023) |pages=1033 |doi=10.22323/1.444.1033|doi-access=free }}</ref> V každom optickom module sú umiestnené [[luminiscenčná dióda|LED diódy]] slúžiace na časovú kalibráciu.<ref>{{Cite journal |last1=The KM3NeT Collaboration |year=2022 |title= Nanobeacon: A time calibration device for the KM3NeT neutrino telescope|journal= Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A |volume=1040 |pages=167132 |doi=10.1016/j.nima.2022.167132|doi-access=free |arxiv=2111.00223 |bibcode=2022NIMPA104067132A |hdl=10481/76880 |hdl-access=free }}</ref>

V každej kontrolnej stanici, ako vo francúzskej, tak aj v talianskej časti, počítačové farmy pracujú na prvotnom spracovaní dát skôr, než sú odoslané do centrály KM3NeT pre uchovanie dát, kde dochádza k neskoršej analýze nameraných dát vedcami projektu KM3NeT.

Konštrukcia a budovanie rôznych častí detektora sú ilustrované vo viacerých videách.<ref>{{cite web | url=https://www.youtube.com/@KM3NeTneutrino/playlists | title=KM3NeTneutrino | website=[[YouTube]] }}</ref>

== História konštrukcie ==
Dizajn neutrínového teleskopu KM3NeT je dostatočne modulárny a výstavba prebieha v jednotlivých fázach. V roku [[2012]] sa začala konštrukcia KM3NeT výskumného zariadenia na dne mora v talianskej a francúzskej časti experimentu. Prototyp KM3NeT optického modulu úspešne zbieral údaje v rokoch [[2013]]{{--}}[[2014]] ako súčasť neutrínového teleskopu ANTARES.<ref>{{Cite journal |last1=The KM3NeT Collaboration |year=2014 |title=Deep sea tests of a prototype of the KM3NeT digital optical module |journal=Eur. Phys. J. C |volume=74 |issue=9 |pages=3056 |doi=10.1140/epjc/s10052-014-3056-3|doi-access=free |arxiv=1405.0839 |bibcode=2014EPJC...74.3056A }}</ref> Prvý prototyp detekčnej jednotky meral dáta približne jeden rok v rokoch [[2014]]{{--}}[[2015]] v talianskej časti teleskopu KM3NeT.<ref>{{Cite journal|year=2016 |title=The prototype detection unit of the KM3NeT detector|doi=10.1140/epjc/s10052-015-3868-9 |last1=The KM3NeT Collaboration | journal=Eur. Phys. J. C |volume=76 |issue=2 |pages=54|doi-access=free |arxiv=1510.01561 |bibcode=2016EPJC...76...54A }}</ref>

Druhá fáza konštrukcie KM3NeT pozostáva z dokončenia detektorov ARCA a ORCA v talianskej a francúzskej časti. V období rokov [[2017]] až [[2024]] sa v detektore ORCA vybudovalo 24 detekčných jednotiek a v detektore ARCA bolo nainštalovaných 33 detekčných jednotiek. Takže ku koncu roku [[2024]] prakticky viac ako 10 % z celkového detektora bolo už vo funkčnom stave zberu dát.<ref>{{cite web | url=https://www.km3net.org/welcome-km3net-arca33-and-km3net-orca24/ | title=Welcome ARCA33 and ORCA24! | date=28 October 2024 }}</ref>

== Vedecké výsledky ==
S čiastočne vybudovanými detektormi, kolaborácia KM3NeT už prezentovala a publikovala niektoré veľmi zaujímavé výsledky v recenzovaných vedeckých časopisoch, medzi ktoré patria:

S použitím iba 6 detekčných jednotiek detektora ORCA boli pozorované oscilácie atmosférických neutrín a následne určené parametre unitárnej PMNS matice zmiešavania neutrín: <math>\sin^2(\theta_{23}) = 0.51^{+0.04}_{-0.05}  </math> a<math>\Delta m^2_{31} = 2.18^{+0.25}_{-0.35} \times 10^{-3} ~\mathrm{eV}^2 ~\cup \{-2.25, -1.76 \} \times 10^{-3} ~\mathrm{eV}^2  </math> na úrovni spoľahlivosti 68 %.<ref>{{Cite journal|year=2024|title=Measurement of neutrino oscillation parameters with the first six detection units of KM3NeT/ORCA |doi=10.1007/JHEP10(2024)206|last1=The KM3NeT Collaboration |journal=Journal of High Energy Physics |volume=2024 |issue=10 |page=206 |doi-access=free|arxiv=2408.07015|bibcode=2024JHEP...10..206T }}</ref>

Zaznamenané dáta detektorom KM3NeT boli analyzované za účelom nájsť neutrínové udalosti, ktoré súvisia s registráciou [[Gravitačná vlna|gravitačných vĺn]] zaznamenanými interferometrami LIGO a Virgo v období rokov [[2019]]{{--}}[[2020]]. Nebola pozorovaná významná nadprodukcia neutrínových udalostí v prípade zdrojov uvedených v katalógoch gravitačných vĺn. Pre každý z nich boli stanovené horné ohraničenia na prúdy neutrín a na celkovú energiu emitovanú v neutrínach, a to v príslušných energetických rozsahoch. Ďalej, boli vykonané tzv. stacking analýzy splývania dvojice čiernych dier a pohltenia neutrónových hviezd čiernymi dierami, za účelom určenia neutrínových emisií súvisiacich s týmito kategóriami vesmírnych udalostí.<ref>{{Cite journal|year=2024|title=Searches for neutrino counterparts of gravitational waves from the LIGO/Virgo third observing run with KM3NeT |doi=10.1088/1475-7516/2024/04/026|last1=The KM3NeT Collaboration |journal=Journal of Cosmology and Astroparticle Physics |volume=2024 |issue=4 |pages=026|doi-access=free|arxiv=2311.03804|bibcode=2024JCAP...04..026A }}</ref>

Predmetom záujmu bolo pozorovanie mimoriadne jasného [[záblesk gama žiarenia|gama záblesku]] [[GRB 221009A]] zo dňa [[9. október|9. októbra]] [[2022]]. Štúdiom registrovaných udalostí detektorom ARCA s 21 detekčnými jednotkami a detektorom ORCA s 10 detekčnými jednotkami v uvedenom období neboli vyjavené žiadne neutrínové udalosti v koincidencii s polohou gama záblesku. Následne, boli stanovené horné ohraničenia na súvisiacu emisiu neutrín.<ref>{{Cite journal|year=2024|title=Search for Neutrino Emission from GRB 221009A using the KM3NeT ARCA and ORCA detectors |doi=10.1088/1475-7516/2024/08/006|last1=The KM3NeT Collaboration |journal=Journal of Cosmology and Astroparticle Physics |volume=2024|issue=8 |pages=006|doi-access=free|arxiv=2311.03804|bibcode=2024JCAP...08..006A }}</ref>

Množstvo ďalších štúdií bolo realizovaných a publikovaných týkajúcich sa neviditeľného rozpadu ťažkých neutrálnych [[Fermión|fermiónov]], možnej existencie sterilných neutrín, neštandardných neutrínových interakcií, hľadania [[Temná hmota|tmavej hmoty]] vesmíru, kvantovej dekoherencie v procese oscilácií neutrín, produkcie atmosférických [[Mión|miónov]], difúzneho prúdu neutrín vo vesmíre, bodových astrofyzikálnych zdrojov neutrín, hviezdotvorných galaxií, výbuchu supernov II. typu a kombinovaných analýz s neutrínovými experimentami JUNO, CTA a IceCube, atď.<ref>{{cite web | url=https://www.km3net.org/about-km3net/publications/ | title=Publications }}</ref>

Naviac, na základe Monte Carlo simulácií boli určené perspektívy budúcich štúdií, ktoré budú realizované pomocou neutrínového teleskopu KM3NeT v konfigurácii dokončených detektorov ORCA aj ARCA.<ref>{{Cite journal|year=2024|title=Astronomy potential of KM3NeT/ARCA |doi=10.1140/epjc/s10052-024-13137-2|last1=The KM3NeT Collaboration |journal=The European Physical Journal C |volume=2024|issue=9 |pages=885|doi-access=free|arxiv=2402.08363|bibcode=2024EPJC...84..885K }}</ref><ref>{{Cite journal|year=2022|title=Combined sensitivity of JUNO and KM3NeT/ORCA to the neutrino mass ordering |doi=10.1007/JHEP03(2022)055|last1=The KM3NeT Collaboration |journal=Journal of High Energy Physics|volume=2022|issue=3 |pages=1–31|doi-access=free|arxiv=2108.06293|bibcode=2022JHEP...03..055K }}</ref>

Úplný zoznam vedeckých a technických publikácií KM3NeT je dostupný na INSPIRE-HEP.<ref>{{cite web | url=https://inspirehep.net/experiments/1108236 | title=Inspire }}</ref> KM3NeT sa zaväzuje k prezentovaniu dát a publikovaniu výsledkov v rámci Open Access („otvorený prístup“) iniciatív.

== Vzťah s európskymi inštitúciami ==
V roku [[2006]] experiment KM3NeT bol zaradený do cestovnej mapy Európskeho strategického fóra pre výskumné infraštruktúry (ESFRI). Znamenalo to uznanie výskumnej infraštruktúry KM3NeT ako jednej z priorít európskeho vedeckého výskumu na obdobie nasledujúcich 10 – 20 rokov. Neskôr Rada Európskej únie rozhodla o finančnej podpore budovania neutrínového teleskopu KM3NeT pre obdobie 2019{{--}}2026. Umožnilo to spustenie projektu KM3NeT-INFRADEV2 (2023{{--}}2025) zameraného na úplnú realizáciu výskumnej infraštruktúry KM3NeT.<ref>{{cite web | url=https://cordis.europa.eu/project/id/101079679 | title=Towards full implementation of the KM3NeT Research Infrastructure &#124; KM3NET-INFRADEV2 Project &#124; Fact Sheet &#124; HORIZON }}</ref>

KM3NeT získal finančnú podporu z rôznych európskych programov pre výskum a inovácie, vrátane [[Rámcové programy Európskej únie pre výskum a technický rozvoj|Horizon 2020]] a Horizon Europe. Ďalej, výstavba inštalačných stredísk experimentu KM3NeT bola podporená aj z Európskeho fondu regionálneho rozvoja ([[Európsky fond regionálneho rozvoja|ERDF]]), čo potvrdzuje ekonomický, sociálny a územný význam projektu KM3NeT na regionálnej úrovni.

KM3NeT sa taktiež zapojil do viacerých európskych projektov vedených partnermi kolaborácie. Napríklad je súčasťou siete EMSO, vďaka čomu poskytuje dlhodobý prístup k výskumu v oblasti Zeme a morí. KM3NeT sa podieľal na projekte ASTERICS,<ref>{{cite web|url=https://cordis.europa.eu/project/id/653477 | title=ASTERICS project}}</ref> a stále sa zapája do európskej iniciatívy pre otvorenú vedu (EOSC), ako aj do súvisiaceho projektu ESCAPE.<ref>{{cite web|url=https://projectescape.eu/ | title=ESCAPE project}}</ref> V neposlednom rade sa KM3NeT angažuje aj v občianskej vede, najmä prostredníctvom projektu REINFORCE.<ref>{{cite web|url=https://www.reinforceeu.eu/|title=REINFORCE project}}</ref>

== Global Neutrino Network ==
Spolu s experimentom ANTARES, Baikal-GVD, IceCube, P-ONE a RNO-G, KM3NeT je súčasťou siete Global Neutrino Network.<ref>https://www.globalneutrinonetwork.org/</ref>

== Referencie ==
{{Referencie}}

== Iné projekty ==
{{Projekt}}

== Externé odkazy ==
* [https://www.km3net.org/ Oficiálny web]
* [https://www.astro.cz/clanky/ostatni/detektor-neutrin-bude-ukryt-pod-vodou.html Detektor neutrin bude ukryt pod vodou] – článok na serveri Astro.cz (2011)
* [https://www.osel.cz/13648-fotony-a-neutrina-kosmickeho-zareni-extremne-vysokych-energii_1.html Fotony a neutrina kosmického záření extrémně vysokých energií] – článok Vladimíra Wagnera z Ústavu jadrovej fyziky AV ČR na serveri OSEL.cz (2024)
* [https://www.osel.cz/13918-co-nam-rika-detekce-neutrina-s-extremni-energii-o-nasem-vesmiru.html Co nám říká detekce neutrina s extrémní energií o našem Vesmíru?] – článok Vladimíra Wagnera z Ústavu jadrovej fyziky AV ČR na serveri OSEL.cz (2025)

== Zdroj ==
{{Preklad|en|KM3NeT|1275329693}}

[[Kategória:Neutrínová astronómia]]
[[Kategória:Fyzika častíc]]
[[Kategória:Stredozemné more]]