Эксперимент ANITA зафиксировал крутые восходящие сигналы, которые нельзя объяснить нейтрино или космическими лучами. Теперь исследователи подозревают, что в деле задействованы неизвестные силы.
Необычные радиоимпульсы были обнаружены ANITA — экспериментальным аппаратом на воздушном шаре над Антарктидой, который отслеживает радиоволны космических лучей.
Стефани Виссел/Университет штата Пенсильвания.
Детектор космических лучей, летящий высоко над Антарктидой, зафиксировал странные сигналы, которые, по словам ученых, бросают вызов устоявшимся представлениям физики.
Эксперимент «Антарктическая импульсная переходная антенна» (ANITA), проводимый международной группой, включающей исследователей из Университета штата Пенсильвания, зафиксировал радиоимпульсы, которые, по-видимому, поднимаются сквозь Землю, что, согласно современным моделям, не должно быть возможным.
Эти сигналы, обнаруженные под крутыми восходящими углами, позволяют предположить, что частицы прошли тысячи километров через твердую породу, прежде чем выйти из-подо льда.
Это сценарий, который существующие теории частиц не могут объяснить.
Это развитие повышает вероятность существования неизвестных частиц или новых форм взаимодействия между известными частицами.
Сигналы исходили из-подо льда, а не сверху.
Эксперимент ANITA использует радиоантенны, установленные на воздушных шарах, которые летают на высоте около 40 километров над поверхностью Антарктиды. Эти детекторы прослушивают излучения, возникающие при взаимодействии высокоэнергетических космических частиц со льдом.
Ожидается, что детекторы будут улавливать сигналы от нейтрино, которые являются одними из самых неуловимых субатомных частиц во Вселенной.
Но в этом случае сигналы вели себя не так, как должны вести себя нейтринные излучения. Радиоволны приходили с углов, достигающих 30 градусов ниже горизонта.
Стефани Виссел, физик из Университета штата Пенсильвания, работавшая в команде ANITA, сказала, что это означает, что частицам необходимо было пройти сквозь земную кору.
По ее словам, к моменту появления такого сигнала он должен был быть поглощен.
Математика просто не сходится.
Нейтрино исключены как источник аномалии
Нейтрино — это почти безмассовые, беззарядные частицы, которые редко взаимодействуют с материей. Они постоянно текут через космос, Землю и даже человеческое тело.
Виссел объяснил, что «через ваш ноготь в любой момент проходит миллиард нейтрино», но обнаружить их сложно именно потому, что они мало взаимодействуют.
Однако когда это происходит, они могут предоставить важную информацию о таких событиях, как вспышки сверхновых или гамма-всплески.
Вот что делает сигнал ANITA таким запутанным. Если бы его вызвало нейтрино, то сам факт его обнаружения подразумевал бы, что оно прошло сквозь Землю, не взаимодействуя с ней до самого конца.
Однако крутой угол и характеристики сигнала говорят об обратном. «У нас до сих пор нет объяснения, что это за аномалии», — сказал Виссел, но, скорее всего, это не нейтрино.
Другие детекторы не нашли соответствующих доказательств.
Чтобы проверить результаты, группа сравнила данные ANITA с информацией, полученной от двух других крупных детекторов нейтрино: IceCube в Антарктиде и обсерватории Пьера Оже в Аргентине.
Ни один из экспериментов не зафиксировал ничего похожего. По словам Виссела, это отсутствие подтверждающих данных исключает наиболее вероятные известные источники частиц и добавляет веса идее о том, что может быть что-то новое.
Также были использованы обширные симуляции и модели для устранения фонового шума и известных признаков космических лучей.
В результате исследователи пришли только к одному выводу: сигналы остаются «аномальными».
Детектор следующего поколения может раскрыть тайну
Виссел и ее коллеги из Университета штата Пенсильвания уже строят более продвинутую версию эксперимента ANITA. Новый детектор, называемый PUEO, обеспечит большую чувствительность и лучшие шансы на определение причины этих необычных выбросов.
Она считает, что PUEO может обнаружить больше таких сигналов и помочь исследователям понять, видят ли они признаки новой физики или просто редкие эффекты окружающей среды.
«Я предполагаю, что какой-то интересный эффект распространения радиоволн происходит вблизи льда, а также вблизи горизонта, который я не до конца понимаю», — сказала Виссель. Хотя загадка остается неразгаданной, она надеется, что следующий полет принесет ответы.
Полные результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Sourse: interestingengineering.com
