Во льдах Антарктиды обнаружили загадочные сигналы: что известно

Астрофизик Стефани Виссел на антарктической полярной станции ищет нейтриноИсточник: https://sites.psu.edu/

По данным международной исследовательской группы, которую возглавляют ученые из Пенсильванского университета, детектор космических частиц в Антарктиде засек серию странных сигналов, которые противоречат канонам физики элементарных частиц. Необычные радиоимпульсы были обнаружены в ходе работы системы Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) — комплекса приборов, размещенных на воздушных шарах высоко над Антарктидой и предназначенных для обнаружения потока нейтрино, взаимодействующего с атомами антарктического льда.

Цель эксперимента — получить представление о далеких космических событиях путем анализа сигналов, достигающих Земли. Но зарегистрированные детекторами аномальные сигналы не отражались ото льда, а, по-видимому, исходили из-за горизонта, что не может быть объяснено современной физикой элементарных частиц и может указывать на новые типы частиц или взаимодействия между частицами, ранее неизвестные науке. Исследователи опубликовали свои результаты в журнале Physical Review Letters.

Стефани Виссел, доцент кафедры физики, астрономии и астрофизики, которая работала в команде ANITA, сообщила, что радиоволны проходили под очень острыми углами (примерно 30 градусов к поверхности льда). Они выходили как бы из-под земли. Аномальный сигнал должен был пройти через тысячи километров горной породы и взаимодействовать с ней, прежде чем достичь детектора. Такой сигнал должен был почти полностью поглотиться горной породой и остаться незамеченным детектором, однако не поглотился и был благополучно зафиксирован.

Виссел добавила, что у команды до сих пор нет объяснения, что это за аномалии, но они уверены, что эти сигналы не связаны с нейтрино.

Частицы нейтрино (по-итальянски «нейтрончик») не имеют электрического заряда и обладают наименьшей массой среди всех субатомных частиц. Они широко распространены во Вселенной. Потоки нейтрино испускаются звездами, высокоэнергетическими источниками (певатронами) или крупными космическими событиями, такими как вспышка сверхновой.

ANITA была размещена в Антарктиде, потому что там нет техногенных помех. Чтобы зафиксировать радиосигналы от взаимодействий нейтрино, детектор на воздушном шаре летает над участками льда, фиксируя так называемые ледяные дожди. Автор: Стефани Виссел / Пенсильванский государственный университет.Источник: Phys.org

Основная проблема нейтрино заключается в том, что их очень трудно обнаружить имеющимися в распоряжении ученых инструментами. Сложнее только с обнаружением темной материи.

Как только эти частицы будут обнаружены и прослежены до их источника, они смогут рассказать о космических событиях больше, чем самые мощные телескопы. Частицы перемещаются беспрепятственно и на релятивистских скоростях, неся информацию о событиях, которые произошли на расстоянии миллионов и миллиардов световых лет.

Виссел и команды исследователей по всему миру работают над проектированием и изготовлением специальных детекторов, позволяющих улавливать чувствительные сигналы нейтрино даже в относительно небольших количествах. Самый популярный метод — отслеживать нейтрино по так называемому черенковскому излучению, которое возникает при прохождении частицами толщи воды.

При преодолении жидкой среды даже нейтрино с их почти нулевой массой оставляют слабый световой следИсточник: https://ru.wikipedia.org/

ANITA — детектор иного рода. Он был размещен в Антарктиде, поскольку вероятность возникновения помех от других сигналов там невелика. Антенны на воздушных шарах летают на высоте 40 километров надо льдами Антарктиды. Они направлены на лед и ищут следы взаимодействия нейтрино с молекулами льда. Такие взаимодействия способны генерировать слабое радиоизлучение, которое и засекают детекторы.

Взаимодействующие со льдом тау-нейтрино производят вторичную частицу, называемую тау-лептоном. Она высвобождается из льда и распадается, теряя энергию и генерируя характерные радиоволны. известным как воздушные ливни и ледяные дожди.

По словам Стефани Виссел, если бы они были видны невооруженным глазом, то выглядели бы как летящие в одном направлении бенгальские огни, за которыми тянутся искры. Исследователи могут различать два типа сигнала — ледяной и воздушный потоки — определяя характеристики частицы, которая создала сигнал.

Затем эти сигналы можно проследить до их источника, подобно тому, как мяч, брошенный под определенным углом, предсказуемо отскочит назад от препятствия под тем же углом («угол падения равен углу отражения»). Однако недавние аномальные находки не могут быть прослежены таким образом, поскольку угол наклона намного острее, чем допускают существующие модели.

Стефани Виссел (Stephanie Wissel) и команды исследователей по всему миру работают над разработкой и изготовлением специальных детекторов, позволяющих улавливать чувствительные сигналы нейтрино даже в относительно небольших количествах. Автор: Стефани Виссел / Пенсильванский государственный университет.Источник: https://phys.org/

Проанализировав данные, собранные в ходе нескольких полетов ANITA, и сравнив их с математическими моделями и обширным моделированием как обычных космических лучей, так и восходящих воздушных потоков, исследователи смогли отфильтровать фоновый шум и исключить возможность других известных сигналов, возникающих при взаимодействии элементарных частиц.

Исследователи сопоставили данные других независимых детекторов, таких как эксперимент IceCube и обсерватория Пьера Оже, чтобы выяснить, были ли получены сигналы о восходящих потоках радиоимпульсов, подобных тем, которые были обнаружены ANITA, в ходе других экспериментов.

Анализ показал, что другие детекторы не зарегистрировали ничего подобного. Это заставило исследователей описать сигнал как «аномальный», констатировав, что частицы, вызывающие сигнал, не являются нейтрино. Сигналы не укладываются в стандартную картину физики элементарных частиц. Существует соблазн рассматривать это как проявление темной материи, но отсутствие похожих наблюдений в IceCube заставляет скептически относиться к такой гипотезе.

Университет Пенсильвании строит детекторы и анализирует сигналы нейтрино уже почти 10 лет. В настоящее время команда Стефани Виссел разрабатывает большой детектор нового поколения. Ученая надеется, что новая нейтринная ловушка, получивший название PUEO, прольет свет на то, что именно представляет собой нынешний аномальный сигнал.

Необычные радиоимпульсы были обнаружены в ходе эксперимента Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) — серии приборов, размещенных на воздушных шарах высоко над Антарктидой и предназначенных для обнаружения радиоволн от космических лучей, попадающих в атмосферуИсточник: Phys.org

Антарктида предлагает раздолье для пытливых ученых умов. Недавно биологи обнаружили в организме императорских пингвинов уникальный механизм нейтрализации метилртути, одного из самых коварных загрязнителей Мирового океана.