Декілька років тому вчені, використовуючи детектор космічних частинок ANITA від NASA в Антарктиді, зафіксували незвичайні радіосигнали, які поки не мають пояснення.
З 2016 до 2018 року Антарктична імпульсна перехідна антена (ANITA), що складається з ряду пристроїв, встановлених на висотних аеростатах над зоною льоду в Антарктиді, зафіксувала незвичні сплески радіосигналів, що не нагадують відомі спостереження. ANITA була розроблена для дослідження віддалених космічних явищ, реагуючи на радіохвилі, які виникають, коли космічні промені взаємодіють з атмосферою Землі.
Що це може бути?
Частина зафіксованих сигналів, можливо, надходила не з поверхні, а з-під неї, що суперечить сучасним моделям фізики елементарних частинок. Це вказувало на те, що ANITA могла виявити невідомі елементи або нові форми взаємодії. В подальших дослідженнях команда вчених звернулася до обсерваторії П’єра Оже в Аргентині для аналізу даних щодо космічних променів за останні 15 років.
“Радіохвилі, які ми виявили близько десяти років тому, падали під великими кутами, приблизно на 30° нижче поверхні льоду. Хоча причина поки залишилася незрозумілою, наше нове дослідження вказує на те, що подібні явища не фіксувалися в тривалих експериментах, подібних до обсерваторії П’єра Оже. Це означає, що не є новизною у фізиці, а скоріше доповнює існуючі знання,” — говорить науковиця з кафедри фізики, астрономії та астрофізики команди ANITA Стефані Віссел.
Відповідно до її слів, згідно з розрахунками, незвичайний сигнал повинен був пройти тисячі кілометрів через тверду породу для досягнення детектора. За стандартних умов радіосигнали були б повністю поглинуті і не підлягали б реєстрації.
“Ця проблема викликає зацікавлення, оскільки наразі немає пояснення цим аномаліям, проте ми впевнені, що це не нейтрино,” — підкреслює Віссел.
Нейтрино – нейтральні частинки з найменшою масою у світі. Зазвичай їх виявляють серед джерел високої енергії, таких як Сонце, або під час потужних космічних подій, таких як вибухи наднових. Сигнали нейтрино досить поширені, але їх важко зафіксувати.
“Кожної миті мільярд нейтрино проходить через ваш великопалець, але ці частинки майже не взаємодіють одне з одним. Це ставить нас у двозначну ситуацію: якщо ми виявляємо їх, це свідчить про те, що вони пройшли весь шлях, не взаємодіючи. Можливо, ми реєструємо нейтрино, які прибувають з краю Всесвіту,” — зазначає Стефані Віссел.
Науковиця зазначила, що в разі виявлення та відстеження джерела даних частинок можна отримати більше інформації про космічні явища, ніж можна з найсучасніших телескопів. Наразі Стефані Віссел та команда дослідників у різних куточках світу працюють над детекторами для реєстрації чутливих сигналів від нейтрино. ANITA — один із таких детекторів, розміщений в Антарктиді, оскільки там ймовірність перешкод від інших сигналів мінімальна. Радіодетектор, прикріплений до повітряної кулі, пролітає над шматками льоду, аби зафіксувати так звані крижані зливи.
“Ці антени встановлені на повітряній кулі, яка піднімається на висоту 40 км над льодом Антарктиди. Ми направляємо антени вниз, щоб спостерігати нейтрино, які взаємодіють з льодом, завдаючи радіовипромінювання, що потім фіксується нашими детекторами,” — пояснює Віссел.
Ці частинки, відомі як тау-нейтрино, перетворюються на вторинні тау-лептони, які вивільняються з льоду і розпадаються, що веде до утворення відомих атмосферних злив.
Віссел зазначає, що якби ці зливи могли бути видно неозброєним оком, вони нагадували б бенгальські вогники. Дослідники можуть відрізнити два види сигналів — крижаний та атмосферний — задля визначення характеристик частинки, яка їх утворює.
Ці сигнали можна простежити до їх джерела, але аномальні радіосигнали не піддаються такій трасуванню через надто різкі кути, які суперечать сучасним моделям.
Нейтрино чи щось інше
Вивчаючи дані з кількох польотів ANITA та порівнюючи їх з математичними моделями й симуляціями звичайних космічних променів і висхідних атмосферних злив, вчені відфільтрували фоновий шум і виключили можливість існування відомих сигналів, пов’язаних із частинками. Спостереження з інших незалежних детекторів, таких як IceCube та обсерваторія П’єра Оже, також допомогли зрозуміти, чи були отримані дані про висхідні атмосферні зливи, аналогічні виявленим ANITA, під час інших експериментів.
“Я вважаю, що в районі льоду та на горизонті може спостерігатись якийсь цікавий ефект поширення радіохвиль, який поки що не зрозумів. Досліджуючи різні такі ефекти, ми поки не знайшли жодного з них. Це одна з давніх загадок, і я рада, що, коли ми запустимо PUEO, у нас стане більше можливостей. Це допоможе краще зрозуміти аномалії й матиме вагомий значення для виявлення нейтрино в майбутньому,” — зазначила науковиця.
Аналіз не виявив подібних свідчень у даних з інших обсерваторій. Віссел підкреслила, що зараз проводиться робота над вдосконаленим детектором PUEO для виявлення сигналів від нейтрино.
Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review Letters
Джерело: SciTechDaily
