527
В експерименті ANITA, проведеному над льодами Антарктиди, було зафіксовано незвичайні радіоімпульси, що не відповідають сучасним уявленням про фізику елементарних частинок, відкриваючи двері до потенційно нової фізики.
Радіоантена ANITA: вікно в невідоме
Проєкт ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) використовує радіодетектори, закріплені на аеростатах, що літають на висоті 40 км над Антарктидою. Це середовище обрано не випадково — тут майже відсутні радіоперешкоди, а товстий шар льоду діє як ідеальний природний детектор. Мета — виявлення високоенергетичних нейтрино та інших космічних частинок через сплески радіохвиль, які виникають унаслідок взаємодії з льодом.
Як зазначає доктор Стефані Віссел з Пенсильванського університету: “Радіохвилі, які ми виявили, були під дуже крутим кутом… що не може бути пояснено відомими механізмами”. Сигнали надходили з-під горизонту, хоча, за фізичними моделями, вони мали би бути повністю поглинуті гірською породою.
Нейтрино чи щось інше?
ANITA націлена на фіксацію тау-нейтрино — частинок, що створюють у льоду тау-лептони, які потім розпадаються і спричиняють повітряні зливи. У разі реєстрації, такі зливи виглядають як яскраві “спалахи”, аналогічні бенгальським вогням. “У будь-яку мить через ваш ніготь проходить мільярд нейтрино”, — пояснює Віссел. Але вони майже не взаємодіють з матерією, тож виявлення подібного сигналу — рідкісне явище.
Однак у цьому випадку аномалії не схожі на звичайні нейтринні сигнали: вони мають завеликий кут входження і потужність, що виключає відомі джерела. Моделювання, включно з перевіркою даних інших експериментів — IceCube та обсерваторії П’єра Оже — не підтвердило подібних спостережень, посилюючи підозру щодо природи сигналу.
Чи може це бути натяк на нову фізику?
Результати поставили перед наукою два можливих сценарії:
- Ми спостерігаємо новий клас частинок або невідомі взаємодії, які не входять до Стандартної моделі.
- Існує незрозумілий фізичний ефект поширення радіохвиль через лід і гірські породи, якого ще не врахували.
“Я припускаю, що відбувається якийсь ефект, який ми поки що не розуміємо, але жодне відоме явище не дає відповіді”, — каже Віссел. Це відкриває фундаментальне питання про природу матерії, і потенційно — про частинки темної матерії.
Наступний крок: PUEO
Наступне покоління детектора, PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observation), буде мати значно вищу чутливість. Його запуск дасть змогу:
- виявити більше аномалій;
- з’ясувати їхню природу;
- або підтвердити наявність нейтрино ультрависоких енергій, що дасть нове уявлення про далекі космічні події.
Результати дослідження опубліковані в Physical Review Letters, і вони вже стали однією з найзагадковіших тем сучасної астрофізики.
У підсумку, експеримент ANITA не лише підвищив чутливість до космічних нейтрино, а й відкрив потенційне вікно у невідомі області фізики, яке може змінити наше розуміння Всесвіту.
