Детектор космічних частинок виявив сплесок дивних радіосигналів з льоду Антарктиди, який наразі не піддається поясненню. За словами вчених, результати можуть натякати на існування нових частинок або взаємодію між частинками, які наразі невідомі фізиці. Загадкові радіоімпульси були виявлені приблизно за 40 кілометрів (25 миль) над Землею в рамках експерименту Антарктичної імпульсної перехідної антени (ANITA). ANITA — це серія приладів, що ширяють над Антарктидою на повітряних кулях з метою виявлення космічних нейтрино надвисокої енергії (UHE) та інших космічних променів, що падають на Землю з космосу. Зазвичай ANITA вловлює сигнали, коли вони відбиваються від льоду Антарктиди, але ці імпульси були іншими, вони йшли з-під горизонту з орієнтацією, яку наразі не можна пояснити фізикою елементарних частинок. «Це цікава проблема, оскільки ми досі насправді не маємо пояснення, що це за аномалії», – заявила у своїй заяві Стефані Віссел, член команди ANITA та дослідниця з Університету штату Пенсильванія. «Ми знаємо, що, найімовірніше, вони не представляють нейтрино». Радіохвилі, виявлені ANITA, були орієнтовані під дуже крутими кутами, на 30 градусів нижче поверхні льоду. Це означає, що сигнал мав пройти крізь тисячі миль гірських порід, перш ніж досягти ANITA. Це мало б призвести до взаємодій, які зробили б радіоімпульси занадто слабкими, щоб їх можна було виявити, але, очевидно, цього тут не сталося. ANITA отримує натяк на нового космічного привида Очевидним джерелом цього сигналу є нейтрино. Зрештою, саме сигнатуру цих частинок має вловлювати ANITA. Нейтрино неофіційно називають «частинками-привидами» через те, що вони не несуть заряду та практично не мають маси. Таким чином, оскільки нейтрино — також найпоширеніші частинки у Всесвіті — рухаються крізь космос зі швидкостями, близькими до швидкості світла, після того, як їх запускають потужні космічні події, вони можуть «проходити» крізь матерію, майже не взаємодіючи. Це означає, що вони залишаються незмінними після подолання багатьох світлових років, що робить їх неймовірними «посланцями», які можуть розповісти вченим про події, що призвели до їх появи. Однак, ця примарна природа також робить нейтрино неймовірно важкими для виявлення. «У будь-який момент крізь ваш ніготь великого пальця проходить мільярд нейтрино, але нейтрино насправді не взаємодіють», — сказав Віссел. «Отже, це проблема палиці з двома кінцями. Якщо ми їх виявляємо, це означає, що вони пройшли весь цей шлях, не взаємодіючи ні з чим іншим. Ми можемо виявляти нейтрино, що надходить з краю спостережуваного Всесвіту». В експерименті з антарктичною імпульсною перехідною антеною (ANITA) використовуються повітряні кулі для перенесення чутливих приладів високо над антарктичним льодом. На щастя, навіть уловлювання одного нейтрино під час його проходження крізь Землю може розкрити безліч інформації. Отже, розробка складних експериментів та їх проведення у віддалених регіонах Землі або глибоко під землею в надії викрити космічного привида цілком варте зусиль для таких вчених, як Віссел. «Ми використовуємо радіодетектори, щоб спробувати побудувати справді, справді великі нейтринні телескопи, щоб ми могли досягти досить низької очікуваної частоти подій», – сказав Віссел. Саме такий інструмент, ANITA, ширяє на відстані 25 миль над льодом Антарктиди, подалі від можливості інших перешкод, шукаючи так звані «льодові зливи». «Ми спрямовуємо наші антени вниз на лід і шукаємо нейтрино, які взаємодіють у льоду, створюючи радіовипромінювання, яке ми потім можемо відчути на наших детекторах», – продовжив Віссел. Ці крижані дощі спричинені особливим «ароматом» нейтрино, який називається тау-нейтрино, що вдаряється об лід і взаємодіє, створюючи дочірню частинку, яка називається тау-лептон. Вона швидко розпадається на «повітряний дощ», що містить ще менші складові частинки. Розрізнення повітряних та крижаних злив розкриває характеристики початкової взаємодіючої частинки та її походження. Віссел порівнює цю стратегію з використанням кута відбитого м’яча для відстеження його початкового шляху. Однак, оскільки кут цих нещодавно виявлених сигналів гостріший, ніж дозволяють сучасні моделі фізики, процес зворотного відстеження в цьому випадку неможливий. Ще більш заплутаним є те, що інші нейтрино-детектори, такі як експеримент IceCube та обсерваторія П’єра Оже, не виявили нічого, що могло б пояснити ці сигнали та спрямований вгору повітряний потік. Таким чином, дослідники ANITA оголосили сигнали «аномальними», визначивши, що вони не є результатом нейтрино. Таким чином, сигнали можуть свідчити про щось нове, можливо, навіть натяк на темну матерію, таємничу космічну «речовину», яка становить близько 85% матерії Всесвіту. Подальші відповіді, можливо, доведеться чекати на «наступний великий прорив» у виявленні нейтрино – більший та чутливіший прилад Payload for Ultrahigh Energy Sposters (PUEO), який зараз розробляється Університетом штату Пенсильванія. «Я гадаю, що поблизу льоду, а також поблизу горизонту відбувається якийсь цікавий ефект поширення радіохвиль, який я до кінця не розумію, але ми точно дослідили кілька з них, і нам також поки що не вдалося знайти жодного з них», – сказав Віссел. «Тож зараз це одна з цих давніх загадок, і я радий, що коли ми полетимо на PUEO, у нас буде краща чутливість». «В принципі, нам слід виявити більше аномалій, і, можливо, ми дійсно зрозуміємо, що вони собою являють. Ми також можемо виявити нейтрино, що в певному сенсі було б набагато цікавіше».Дослідження команди було опубліковано онлайн у березні в журналі Physical Review Letters.