Антарктически експеримент разкрива странни „призрачни“ частици, които физиците не могат да обяснят

(Icecube/NSF)

Когато физиците откриха сигнали с висока енергия неутрино идвайки от доста невероятна посока в космоса, те естествено тръгнаха да търсят мощен източник, който би могъл да го обясни.

Интензивното изследване на най-вероятния произход на тези по-реактивни форми на 'призрачни' частици сега излезе с празни ръце, отваряйки пътя за по-екзотични спекулации за това какво може да стои зад странните сигнали.

Тралене през седем години данни от лова на неутрино Експеримент IceCube , голям екип от изследователи от цял ​​свят сега са принудени да признаят, че конвенционалните обяснения за откритието изглеждат доста слаби.

Неутрино са подобни на електрони членове на Стандартен модел на фундаменталните частици. За разлика от електроните, те имат безумно малки маси и нямат заряд.

Тази тънка неутралност означава, че неутриното не искат да спрат и да разговарят с други частици. Атомният разпад дълбоко в Слънцето изпраща порои от тях през планетата всяка секунда, като само една част преминава достатъчно близо до атома, за да предизвика забележим отговор.

За да уловите рядкото проблясък на a неутрино разбивайки се в замръзнала водна молекула, обсерваторията IceCube използва дълги струни от чувствително оборудване за улавяне на светлина, заровено под антарктическия лед.

В продължение на почти десетилетие той записва стотици проблясъци на ден, изграждайки огромна база данни с информация за посоките и енергиите на неутриното, обливащи Земята.

Но това не е единствената игра в града. От надморска височина от близо 40 километра над Антарктика, окачена на балон с хелий, антарктическата импулсивна преходна антена на НАСА ( АНИТА ) улавя намеци за неутрино с абсурдно високи енергии, разбиващи се в атоми в атмосферата.

Все още е рано за ANITA, но вече първите няколко полета през последните няколко години успешно забелязаха няколко издайнически светкавици на енергийните частици. Странно, два от сигналите не идват от празното небе отгоре, а нагоре през самата планета.

За мързеливо неутрино, прясно дошло от Слънцето, това не би било чак толкова изненадващо. Но при видовете енергии, записани от ANITA, неутриното стават истински социалисти, сливайки се с атомите на нашата планета с много по-висока скорост, за да оставят много малко недокоснати.

„Обикновено се казва, че неутриното са „неуловими“ или „призрачни“ частици поради тяхната забележителна способност да преминават през материал, без да се разбиват в нещо,“ казва астрофизикът Алекс Пицуто от Университета на Уисконсин-Медисън в САЩ.

„Но при тези невероятни енергии неутриното са като бикове в магазин за порцелан – става много по-вероятно те да взаимодействат с частиците на Земята.“

Намирането на няколко „бичи“ неутрино, преминаващи през цялата планета, изисква някакво обяснение.

Разбира се, те могат да бъдат просто случайни открития на невероятно редки примери. Не е изключено да имаш такъв късмет. Но е много по-вероятно откритите частици да са ударили планетата като част от огромна тълпа.

Високоенергийните неутрино са склонни да се раждат при взаимодействия между космически лъчи и атомни ядра, преди да бъдат подложени на силен тласък от силни магнитни полета дълбоко в космоса.

Поради това изследователите разработиха статистическите данни за това колко високоенергийни неутрино ще са необходими, за да има добър шанс ANITA да ги забележи, и разровиха данните на IceCube, за да намерят потенциални събития, които биха могли да са отговорни за създаването им в голям брой.

„Този ​​процес прави IceCube забележителен инструмент за проследяване на наблюденията на ANITA, защото за всяко аномално събитие, което ANITA открие, IceCube трябва да е открил много, много повече,“ казва физикът Анастасия Барбано от Женевския университет в Швейцария.

— Което в тези случаи не направихме.

И така, накъде тогава?

Първо, струва си да имате предвид, че дори най-добре финансираните професионални експерименти могат да бъдат податливи на грешки.

Преди по-малко от десетилетие , имаше вълна от вълнение относно възможността да се открият неутрино, движещи се по-бързо от светлината... находка, която е тествана надълго и нашироко , преди да бъде установено, че е повече от вероятно грешка .

The в момента има нови открития на сайта за предпечат arXiv.org, като изпращането е в ход Астрофизичният журнал, където резултатите ще получат по-голям контрол от научната общност.

Но има няколко привлекателни възможности, които можем да обмислим дори сега и дори да се осмелим да си представим обяснения извън установената физика.

„Нашият анализ изключи единственото останало астрофизично обяснение на стандартния модел на аномалните събития ANITA“, казва Пицуто .

„Така че сега, ако тези събития са реални, а не само поради странности в детектора, тогава те може да сочат към физика отвъд Стандартния модел.“

Една от възможностите е космическите ускорители да изпомпват изблици на неутрино в твърде кратки времеви мащаби, за да могат учените да ги уловят с настоящата технология.

Ако искаме наистина да се развихрим, може дори да помислим за роля тъмна материя или си представете нови видове частици, които действат като високоенергийни неутрино, но се произвеждат по други начини.

Има много място за въпроси и точно сега нашето търсене на тайни за неутрино е все още в начален стадий. С толкова много за учене се възлагат много надеждинеутрино, предоставящи представав големи мистерии, които биха могли да отведат пътя към нова физика.

IceCube и ANITA несъмнено ще търсят повече от тези озадачаващи високоенергийни „призраци“ с надеждата да прокарат границите на физиката.

Хартията за предпечат е достъпна на адрес arXiv.org .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.