(cub de gheață/NSF) Când fizicienii au detectat semnale de înaltă energie neutrini venind dintr-o direcție destul de puțin probabilă în cosmos, ei au căutat în mod natural o sursă puternică care ar putea explica acest lucru.
O examinare intensă a originilor cele mai probabile ale acestor forme mai reactive de particule „fantomă” a apărut acum cu mâinile goale, deschizând calea unor speculații mai exotice asupra a ceea ce ar putea fi în spatele semnalelor ciudate.
Căutând șapte ani de date de la vânătoarea de neutrini Experimentul IceCube , o echipă mare de cercetători din întreaga lume este acum forțată să admită că explicațiile convenționale pentru descoperire par destul de slabe.
Neutrinii sunt membri asemănători electronilor ai Model standard a particulelor fundamentale. Spre deosebire de electroni, ei au mase nebunești de mici și nicio sarcină.
Această neutralitate subțire înseamnă că neutrinilor nu le pasă să se oprească și să discute cu alte particule. Dezintegrarea atomică în adâncul Soarelui trimite torenți de ei prin planetă în fiecare secundă, doar o fracțiune trecând suficient de aproape de un atom pentru a provoca un răspuns vizibil.
Pentru a surprinde fulgerul rar al unui neutrini izbindu-se de o moleculă de apă înghețată, observatorul IceCube folosește șiruri lungi de echipamente sensibile de captare a luminii îngropate sub gheața antarctică.
Timp de aproape un deceniu, a înregistrat sute de flash-uri pe zi, construind o bază de date vastă de informații despre direcțiile și energiile neutrinilor care spală peste Pământ.
Dar nu este singurul joc din oraș. De la o altitudine de aproape 40 de kilometri deasupra Antarcticii, suspendată de un balon cu heliu, Antena Tranzitorie Impulsivă Antarctică a NASA ( ANITA ) captează indicii de neutrini cu energii ridicol de înalte care se izbesc în atomii din atmosferă.
Este încă devreme pentru ANITA, dar deja primele sale zboruri din ultimii doi ani au observat cu succes mai multe fulgerări ale particulelor energetice. În mod ciudat, două dintre semnale au venit nu din cerul gol de deasupra, ci sus prin planeta însăși.
Pentru un neutrin leneș proaspăt de la Soare, acest lucru nu ar fi chiar atât de surprinzător. Dar, la tipurile de energii înregistrate de ANITA, neutrinii devin adevărați oameni din lume, fuzionați cu atomii planetei noastre într-un ritm mult mai mare pentru a lăsa foarte puțini neatinse.
„Se spune în mod obișnuit că neutrinii sunt particule „evazive” sau „fantomatice” datorită capacității lor remarcabile de a trece prin material fără a se ciocni în ceva. spune astrofizicianul Alex Pizzuto de la Universitatea Wisconsin-Madison din SUA.
„Dar la aceste energii incredibile, neutrinii sunt ca taurii dintr-un magazin de porțelanuri – devin mult mai probabil să interacționeze cu particulele de pe Pământ”.
Găsirea a câțiva neutrini „bullish” care trec prin planetă necesită un fel de explicație.
Desigur, ar putea fi doar descoperiri întâmplătoare ale unor exemple incredibil de rare. Să fii atât de norocos nu este exclus. Dar este mult mai probabil ca particulele detectate să fi lovit planeta ca parte a unei mulțimi masive.
Neutrinii de înaltă energie tind să se nască în interacțiunile dintre razele cosmice și nucleele atomice, înainte de a fi supuși puternic de câmpurile magnetice puternice din adâncul cosmosului.
Din acest motiv, cercetătorii au elaborat statisticile privind câți neutrini de înaltă energie ar fi nevoie pentru a avea șanse mari ca ANITA să-i detecteze și au săpat prin datele IceCube pentru a găsi evenimente potențiale care ar putea fi responsabile pentru producerea lor în număr mare.
„Acest proces face din IceCube un instrument remarcabil de urmărire a observațiilor ANITA, deoarece pentru fiecare eveniment anormal pe care ANITA îl detectează, IceCube ar fi trebuit să detecteze multe, multe altele.” spune fizicianul Anastasia Barbano de la Universitatea din Geneva in Elvetia.
— Ceea ce, în aceste cazuri, nu am făcut-o.
Deci, unde să mergi acum?
În primul rând, merită să rețineți că chiar și cele mai bine finanțate experimente profesionale pot fi susceptibile la erori.
Cu mai puțin de un deceniu în urmă , a existat o rafală de entuziasm cu privire la posibilitatea de a găsi neutrini care se mișcă mai repede decât lumina... constatare care a fost testată pe larg , înainte de a fi găsite a fi mai mult ca sigur o greseala .
The noi constatări sunt disponibile în prezent pe site-ul de pre-print arXiv.org, cu o trimitere în curs de depunere la Jurnalul astrofizic, unde rezultatele vor primi o mai mare atenție din partea comunității științifice.
Dar există câteva posibilități tentante pe care le putem lua în considerare chiar și acum și chiar îndrăznim să ne imaginăm explicații în afara fizicii consacrate.
„Analiza noastră a exclus singura explicație astrofizică a modelului standard rămasă a evenimentelor anomale ANITA”, spune Pizzuto .
„Așadar, acum, dacă aceste evenimente sunt reale și nu se datorează doar ciudățeniei din detector, atunci ele ar putea indica fizica dincolo de Modelul standard”.
O posibilitate este ca acceleratorii cosmici să elibereze explozii de neutrini la scări de timp prea scurte pentru ca oamenii de știință să le poată înțelege cu tehnologia actuală.
Dacă vrem să fim cu adevărat sălbatici, am putea chiar să luăm în considerare un rol pentru materie întunecată sau imaginați-vă noi tipuri de particule care acționează ca neutrini de înaltă energie, dar sunt produse în alte moduri.
Există mult loc pentru întrebări, iar acum căutarea noastră de secrete de neutrini este încă la început. Având atât de multe de învățat, se pune multă speranțăneutrini care oferă o perspectivăîn mari mistere care ar putea conduce către o nouă fizică.
Fără îndoială, IceCube și ANITA vor căuta mai multe dintre aceste „fantome” uluitoare de înaltă energie, în speranța de a depăși limitele fizicii.
Hârtia pre-tipărită este disponibilă la arXiv.org .