Декілька років тому команда науковців за допомогою детектора космічних частинок NASA ANITA виявила під льодом Антарктиди серію радіосигналів, які досі не мають однозначного наукового пояснення. У період з 2016 по 2018 рік Антарктична імпульсна перехідна антена (ANITA), встановлена на висотних аеростатах, зафіксувала незвичайні радіохвилі, природа яких відрізняється від раніше відомих сигналів. Мета роботи ANITA — дослідження космічних явищ через реєстрацію хвиль, що утворюються при взаємодії космічних променів із атмосферою Землі.
Про це розповідає ProIT
Особливості зафіксованих сигналів
Деякі з отриманих ANITA радіосигналів, на відміну від очікуваного відбиття від поверхні криги, ймовірно, надходили безпосередньо з-під льоду. Такий напрямок сигналу суперечить сучасним уявленням про поведінку елементарних частинок. Спочатку припускалося, що ANITA могла виявити невідомі частинки або нові типи взаємодії.
Для подальшого аналізу даних дослідники звернулися до обсерваторії П’єра Оже в Аргентині, яка має багаторічний досвід реєстрації космічних променів. Вивчивши дані за останні 15 років, науковці не знайшли схожих випадків у довготривалих експериментах.
“Радіохвилі, які ми виявили майже десять років тому, падали під дуже крутими кутами, приблизно на 30° нижче поверхні льоду. Хоча причина досі незрозуміла, наше нове дослідження показує, що подібні події не були зафіксовані в експериментах із тривалою експозицією, подібних до обсерваторії П’єра Оже. Таким чином, це не означає, що з’явилася нова фізика, а скоріше додає додаткову інформацію до історії”, — пояснює науковиця з кафедри фізики, астрономії та астрофізики з команди ANITA Стефані Віссел.
За оцінками дослідників, незвичайний радіосигнал мав би пройти тисячі кілометрів через тверду породу, щоб бути зафіксованим детектором, що неможливо за звичайних фізичних умов — сигнал мав би повністю поглинутися матеріалом льоду та породи.
Нейтрино, атмосферні зливи та нові детектори
Вчені розглядають версію, що зафіксовані сигнали не є нейтрино. Нейтрино — це елементарні частинки без електричного заряду та з найменшою масою серед відомих частинок, які виникають у результаті масштабних космічних подій або надходять від Сонця. Незважаючи на їхню поширеність, фіксація нейтрино надзвичайно складна.
Детектори, зокрема ANITA, дозволяють виявляти радіосигнали, що виникають при взаємодії нейтрино з антарктичним льодом. У разі успішної ідентифікації джерела подібних частинок, науковці можуть отримати безцінну інформацію про далекі космічні явища, яку не здатні надати найпотужніші телескопи. Саме тому групи дослідників у всьому світі, в тому числі й команда Стефані Віссел, працюють над створенням ще більш чутливих детекторів. ANITA розміщений в Антарктиді для уникнення перешкод від інших сигналів, а його радіоантени встановлені на повітряних кулях, що пролітають на висоті 40 км над поверхнею льоду.
Частинки, які іноді фіксує ANITA, класифікують як тау-нейтрино. Вони утворюють вторинні тау-лептони, що вивільняються з льоду та розпадаються, спричиняючи атмосферні зливи. Візуально, якби можна було спостерігати ці явища, вони нагадували б бенгальські вогники. Дослідники розрізняють «крижаний» та «атмосферний» сигнали для визначення природи частинки, яка їх породжує. Однак аномальні радіосигнали, що їх досліджує ANITA, не піддаються такому відстеженню через незвично гострий кут надходження.
Порівняння даних ANITA з іншими детекторами, зокрема IceCube та обсерваторією П’єра Оже, не виявило аналогічних випадків. Це дозволило дослідникам відфільтрувати фоновий шум і виключити відомі типи частинок як пояснення феномену.
За словами Віссел, наразі триває робота над новим, ще більш чутливим детектором PUEO, який має допомогти розкрити природу аномалій, зафіксованих під льодом Антарктиди. Вчені сподіваються, що розвиток таких технологій дозволить краще зрозуміти складні процеси у Всесвіті та просунутися у вивченні нейтрино. Результати дослідження були опубліковані у журналі Physical Review Letters.
