Antarktický experiment odhaľuje zvláštne častice „duchov“, ktoré fyzici nedokážu vysvetliť

(Icecube/NSF)

Keď fyzici zachytili signály vysokej energie neutrína prichádzajúce z dosť nepravdepodobného smeru vo vesmíre, prirodzene hľadali silný zdroj, ktorý by to mohol vysvetliť.

Intenzívne skúmanie najpravdepodobnejšieho pôvodu týchto reaktívnejších foriem „duchových“ častíc teraz prišlo s prázdnymi rukami, čím sa otvorila cesta pre exotickejšie špekulácie o tom, čo by mohlo byť za zvláštnymi signálmi.

Prehľadávanie sedemročných údajov z lovu neutrín Experiment IceCube Veľký tím výskumníkov z celého sveta je teraz nútený priznať, že konvenčné vysvetlenia objavu vyzerajú dosť slabo.



Neutrína sú elektrónom podobné členy Štandardný model základných častíc. Na rozdiel od elektrónov majú šialene malú hmotnosť a žiadny náboj.

Táto neutralita tenkého tela znamená, že neutrína sa nezaujímajú o zastavenie a rozhovor s inými časticami. Atómový rozpad hlboko vo vnútri Slnka ich každú sekundu posiela cez planétu, pričom len zlomok prejde dostatočne blízko k atómu, aby spôsobil výraznú reakciu.

Ak chcete zachytiť vzácny záblesk a neutrína Observatórium IceCube, ktoré rozbíja zamrznutú molekulu vody, používa dlhé reťazce citlivých zariadení na zachytávanie svetla, ktoré sú pochované pod antarktickým ľadom.

Už takmer desaťročie zaznamenáva stovky zábleskov denne a buduje rozsiahlu databázu informácií o smeroch a energiách neutrín obmývajúcich Zem.

Nie je to však jediná hra v meste. Z výšky takmer 40 kilometrov nad Antarktídou, zavesená na héliovom balóne, je anténa NASA Antarktická impulzná prechodová anténa ( ANITA ) zachytáva náznaky neutrín so smiešne vysokými energiami, ktoré sa rozbíjajú na atómy v atmosfére.

Pre ANITA je ešte priskoro, ale už pri jej prvých letoch za posledných pár rokov bolo úspešne zaznamenaných niekoľko výpovedných zábleskov energetických častíc. Je zvláštne, že dva zo signálov neprišli z prázdnej oblohy hore, ale cez samotnú planétu.

Pre lenivé neutríno čerstvé zo Slnka by to nebolo až také prekvapujúce. Ale pri druhoch energií zaznamenaných ANITA sa neutrína stávajú skutočnými socialitmi, ktoré sa spájajú s atómami našej planéty oveľa vyššou rýchlosťou, aby zostalo len veľmi málo nedotknutých.

'Bežne sa hovorí, že neutrína sú 'nepolapiteľné' alebo 'strašidelné' častice, pretože majú pozoruhodnú schopnosť prechádzať materiálom bez toho, aby sa do niečoho rozbili. hovorí astrofyzik Alex Pizzuto z University of Wisconsin-Madison v USA.

'Ale pri týchto neuveriteľných energiách sú neutrína ako býci v obchode s porcelánom - oveľa pravdepodobnejšie budú interagovať s časticami na Zemi.'

Nájdenie niekoľkých „býčích“ neutrín, ktoré sa dostali cez celú planétu, si vyžaduje nejaké vysvetlenie.

Samozrejme, môžu to byť len náhodné objavy neuveriteľne vzácnych príkladov. Mať také šťastie nie je vylúčené. Je však oveľa pravdepodobnejšie, že zistené častice zasiahli planétu ako súčasť obrovského davu.

Vysokoenergetické neutrína majú tendenciu sa rodiť pri interakciách medzi kozmickým žiarením a atómovými jadrami predtým, ako ich hlboko vo vesmíre zasiahnu silné magnetické polia.

Z tohto dôvodu výskumníci vypracovali štatistiku o tom, koľko vysokoenergetických neutrín by bolo potrebných na to, aby ich ANITA spozorovala, a prekopali údaje IceCube, aby našli potenciálne udalosti, ktoré by mohli byť zodpovedné za ich vysoký počet.

„Tento proces robí z IceCube pozoruhodný nástroj na sledovanie pozorovaní ANITA, pretože pri každej anomálnej udalosti, ktorú ANITA zaznamená, by mal IceCube odhaliť oveľa, oveľa viac,“ hovorí fyzička Anastasia Barbano zo Ženevskej univerzity vo Švajčiarsku.

'Čo sme v týchto prípadoch neurobili.'

Takže, kam teraz?

Po prvé, stojí za to mať na pamäti, že aj tie najlepšie financované profesionálne experimenty môžu byť náchylné na chyby.

Pred menej ako desiatimi rokmi , zavládol nával vzrušenia z možnosti nájsť neutrína pohybujúce sa rýchlejšie ako svetlo... a zistenie, ktoré bolo dlho testované predtým, než sa zistí, že je viac ako pravdepodobne chyba .

The v súčasnosti sú k dispozícii nové zistenia na predtlačovej stránke arXiv.org, pričom prebieha odosielanie The Astrophysical Journal, kde budú výsledky dôkladnejšie kontrolované vedeckou komunitou.

Existuje však niekoľko dráždivých možností, o ktorých môžeme uvažovať aj teraz, a dokonca sa odvážime predstaviť si vysvetlenia mimo zavedenej fyziky.

'Naša analýza vylúčila jediné zostávajúce astrofyzikálne vysvetlenie štandardného modelu anomálnych udalostí ANITA,' hovorí Pizzuto .

'Takže ak sú tieto udalosti skutočné a nie len kvôli zvláštnostiam v detektore, potom by mohli poukazovať na fyziku nad rámec štandardného modelu.'

Jednou z možností sú kozmické urýchľovače, ktoré odčerpávajú výbuchy neutrín v časových intervaloch, ktoré sú príliš krátke na to, aby ich vedci dokázali zachytiť súčasnou technológiou.

Ak sa chceme naozaj rozdivočiť, môžeme dokonca zvážiť rolu pre temná hmota alebo si predstavte nové druhy častíc, ktoré sa správajú ako vysokoenergetické neutrína, ale vyrábajú sa inými spôsobmi.

Je tu veľa priestoru na otázky a práve teraz je naše pátranie po tajomstvách neutrín stále v plienkach. Keďže sa treba veľa učiť, vkladáme do toho veľa nádejíneutrína poskytujúce vhľaddo veľkých záhad, ktoré by mohli viesť k novej fyzike.

IceCube a ANITA budú nepochybne hľadať viac týchto záhadných vysokoenergetických „duchov“ v nádeji, že posunú hranice fyziky.

Predtlačový papier je k dispozícii na adrese arXiv.org .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.