Ученые зафиксировали загадочные сигналы над Антарктидой
Детектор космических частиц обнаружил всплеск странных радиосигналов со льда Антарктиды, который пока не поддается объяснению. По словам ученых, результаты могут намекать на существование новых частиц или взаимодействие между частицами, неизвестными физике. Загадочные радиоимпульсы были обнаружены примерно в 40 километрах (25 миль) над Землей в рамках эксперимента Антарктической импульсной переходной антенны (ANITA). ANITA – это серия приборов, парящих над Антарктидой на воздушных шарах с целью обнаружения космических нейтрино сверхвысокой энергии (UHE) и других космических лучей, падающих на Землю из космоса.
Обычно ANITA улавливает сигналы, когда они отражаются ото льда Антарктиды, но эти импульсы были другими, они шли из-под горизонта с ориентацией, которую нельзя объяснить физикой элементарных частиц.
«Это интересная проблема, поскольку мы до сих пор не имеем объяснения, что это за аномалии», – заявила в своем заявлении Стефани Виссел, член команды ANITA и исследовательница из Университета штата Пенсильвания. «Мы знаем, что, вероятнее всего, они не представляют нейтрино».
Радиоволны, обнаруженные ANITA, были ориентированы под очень крутыми углами, на 30 градусов ниже поверхности льда. Это означает, что сигнал должен был пройти сквозь тысячи миль горных пород, прежде чем добиться ANITA. Это должно привести к взаимодействиям, которые сделали бы радиоимпульсы слишком слабыми, чтобы их можно было обнаружить, но, очевидно, этого здесь не произошло.
ANITA получает намек на нового космического привидения
Очевидным источником этого сигнала является нейтрино. В конце концов именно сигнатуру этих частиц должна улавливать ANITA. Нейтрино неофициально называют «частицами-призраками» из-за того, что они не несут заряда и практически не имеют массы. Таким образом, поскольку нейтрино — также самые распространенные частицы во Вселенной — движутся сквозь космос со скоростями, близкими к скорости света, после того, как их запускают мощные космические события, они могут проходить сквозь материю, почти не взаимодействуя.
Это означает, что они остаются неизменными после преодоления многих световых лет, что делает их невероятными «посланниками», которые могут рассказать ученым о событиях, приведших к их появлению. Однако, эта призрачная природа также делает нейтрино невероятно трудным для обнаружения.
«В любой момент сквозь ваш ноготь большого пальца проходит миллиард нейтрино, но нейтрино действительно не взаимодействуют», — сказал Виссел. «Итак, это проблема палки с двумя концами. Если мы их обнаруживаем, значит они прошли весь этот путь, не взаимодействуя ни с чем другим. Мы можем обнаруживать нейтрино, поступающее с края наблюдаемой Вселенной».
В эксперименте с антарктической импульсной переходной антенной (ANITA) используются воздушные шары для переноски чувствительных приборов высоко над антарктическим льдом. К счастью, даже улавливание одного нейтрино при его прохождении через Землю может раскрыть множество информации. Следовательно, разработка сложных экспериментов и их проведение в отдаленных регионах Земли или глубоко под землей в надежде разоблачить космическое привидение вполне стоит усилий для таких ученых, как Виссел.
«Мы используем радиодетекторы, чтобы попытаться построить действительно, действительно большие нейтринные телескопы, чтобы мы могли добиться достаточно низкой ожидаемой частоты событий», – сказал Виссел.
Именно такой инструмент, ANITA, парит на расстоянии 25 миль над льдом Антарктиды, подальше от других препятствий, ища так называемые «ледовые ливни».
«Мы направляем наши антенны вниз на лед и ищем взаимодействующие во льду нейтрино, создавая радиоизлучение, которое мы потом можем почувствовать на наших детекторах», – продолжил Виссел.
Эти ледяные дожди вызваны особым «ароматом» нейтрино, который называется тау-нейтрино, который ударяется о лед и взаимодействует, создавая дочернюю частицу, которая называется тау-лептон. Она быстро распадается на воздушный дождь, содержащий еще меньшие составные частицы. Различение воздушных и ледяных ливней раскрывает характеристики начальной взаимодействующей частицы и ее происхождение. Виссел сравнивает эту стратегию с использованием угла отбитого мяча для отслеживания его исходного пути.
Однако, поскольку угол этих недавно обнаруженных сигналов острее, чем позволяют современные модели физики, процесс обратного отслеживания в этом случае невозможен. Еще более запутано то, что другие нейтрино-детекторы, такие как эксперимент IceCube и обсерватория Пьера Оже, не обнаружили ничего, что могло бы объяснить эти сигналы и направленный вверх воздушный поток. Таким образом, исследователи ANITA объявили сигналы «аномальными», определив, что они не являются результатом нейтрино. Таким образом, сигналы могут свидетельствовать о чем-то новом, возможно, даже намек на темную материю, таинственное космическое «вещество», которое составляет около 85% материи Вселенной.
Дальнейшие ответы, возможно, придется ждать «следующего большого прорыва» в обнаружении нейтрино – более крупного и чувствительного прибора Payload for Ultrahigh Energy Sposters (PUEO), который сейчас разрабатывается Университетом штата Пенсильвания.
"Я думаю, что вблизи льда, а также вблизи горизонта происходит какой-то интересный эффект распространения радиоволн, который я до конца не понимаю, но мы точно исследовали несколько из них, и нам также пока не удалось найти ни одного из них", - сказал Виссел. «Итак, сейчас это одна из этих давних загадок, и я рад, что когда мы полетим на PUEO, у нас будет лучшая чувствительность».
"В принципе, нам следует выявить больше аномалий, и, возможно, мы действительно поймем, что они собой представляют. Мы также можем обнаружить нейтрино, что в определенном смысле было бы гораздо интереснее".
Исследование команды опубликовано онлайн в марте в журнале Physical Review Letters.
Обычно ANITA улавливает сигналы, когда они отражаются ото льда Антарктиды, но эти импульсы были другими, они шли из-под горизонта с ориентацией, которую нельзя объяснить физикой элементарных частиц.
«Это интересная проблема, поскольку мы до сих пор не имеем объяснения, что это за аномалии», – заявила в своем заявлении Стефани Виссел, член команды ANITA и исследовательница из Университета штата Пенсильвания. «Мы знаем, что, вероятнее всего, они не представляют нейтрино».
Радиоволны, обнаруженные ANITA, были ориентированы под очень крутыми углами, на 30 градусов ниже поверхности льда. Это означает, что сигнал должен был пройти сквозь тысячи миль горных пород, прежде чем добиться ANITA. Это должно привести к взаимодействиям, которые сделали бы радиоимпульсы слишком слабыми, чтобы их можно было обнаружить, но, очевидно, этого здесь не произошло.
ANITA получает намек на нового космического привидения
Очевидным источником этого сигнала является нейтрино. В конце концов именно сигнатуру этих частиц должна улавливать ANITA. Нейтрино неофициально называют «частицами-призраками» из-за того, что они не несут заряда и практически не имеют массы. Таким образом, поскольку нейтрино — также самые распространенные частицы во Вселенной — движутся сквозь космос со скоростями, близкими к скорости света, после того, как их запускают мощные космические события, они могут проходить сквозь материю, почти не взаимодействуя.
Это означает, что они остаются неизменными после преодоления многих световых лет, что делает их невероятными «посланниками», которые могут рассказать ученым о событиях, приведших к их появлению. Однако, эта призрачная природа также делает нейтрино невероятно трудным для обнаружения.
«В любой момент сквозь ваш ноготь большого пальца проходит миллиард нейтрино, но нейтрино действительно не взаимодействуют», — сказал Виссел. «Итак, это проблема палки с двумя концами. Если мы их обнаруживаем, значит они прошли весь этот путь, не взаимодействуя ни с чем другим. Мы можем обнаруживать нейтрино, поступающее с края наблюдаемой Вселенной».
В эксперименте с антарктической импульсной переходной антенной (ANITA) используются воздушные шары для переноски чувствительных приборов высоко над антарктическим льдом. К счастью, даже улавливание одного нейтрино при его прохождении через Землю может раскрыть множество информации. Следовательно, разработка сложных экспериментов и их проведение в отдаленных регионах Земли или глубоко под землей в надежде разоблачить космическое привидение вполне стоит усилий для таких ученых, как Виссел.
«Мы используем радиодетекторы, чтобы попытаться построить действительно, действительно большие нейтринные телескопы, чтобы мы могли добиться достаточно низкой ожидаемой частоты событий», – сказал Виссел.
Именно такой инструмент, ANITA, парит на расстоянии 25 миль над льдом Антарктиды, подальше от других препятствий, ища так называемые «ледовые ливни».
«Мы направляем наши антенны вниз на лед и ищем взаимодействующие во льду нейтрино, создавая радиоизлучение, которое мы потом можем почувствовать на наших детекторах», – продолжил Виссел.
Эти ледяные дожди вызваны особым «ароматом» нейтрино, который называется тау-нейтрино, который ударяется о лед и взаимодействует, создавая дочернюю частицу, которая называется тау-лептон. Она быстро распадается на воздушный дождь, содержащий еще меньшие составные частицы. Различение воздушных и ледяных ливней раскрывает характеристики начальной взаимодействующей частицы и ее происхождение. Виссел сравнивает эту стратегию с использованием угла отбитого мяча для отслеживания его исходного пути.
Однако, поскольку угол этих недавно обнаруженных сигналов острее, чем позволяют современные модели физики, процесс обратного отслеживания в этом случае невозможен. Еще более запутано то, что другие нейтрино-детекторы, такие как эксперимент IceCube и обсерватория Пьера Оже, не обнаружили ничего, что могло бы объяснить эти сигналы и направленный вверх воздушный поток. Таким образом, исследователи ANITA объявили сигналы «аномальными», определив, что они не являются результатом нейтрино. Таким образом, сигналы могут свидетельствовать о чем-то новом, возможно, даже намек на темную материю, таинственное космическое «вещество», которое составляет около 85% материи Вселенной.
Дальнейшие ответы, возможно, придется ждать «следующего большого прорыва» в обнаружении нейтрино – более крупного и чувствительного прибора Payload for Ultrahigh Energy Sposters (PUEO), который сейчас разрабатывается Университетом штата Пенсильвания.
"Я думаю, что вблизи льда, а также вблизи горизонта происходит какой-то интересный эффект распространения радиоволн, который я до конца не понимаю, но мы точно исследовали несколько из них, и нам также пока не удалось найти ни одного из них", - сказал Виссел. «Итак, сейчас это одна из этих давних загадок, и я рад, что когда мы полетим на PUEO, у нас будет лучшая чувствительность».
"В принципе, нам следует выявить больше аномалий, и, возможно, мы действительно поймем, что они собой представляют. Мы также можем обнаружить нейтрино, что в определенном смысле было бы гораздо интереснее".
Исследование команды опубликовано онлайн в марте в журнале Physical Review Letters.
