Необичайните радиоимпулси са засечени от експеримента Антарктическа импулсна преходна антена (ANITA - Antarctic Impulsive Transient Antenna) - набор от инструменти, летящи на балони на НАСА високо над Антарктида, предназначени да откриват радиовълни от космически лъчи, достигащи атмосферата. Целта на експеримента е да се получи представа за далечни космически събития чрез анализ на сигнали, достигащи до Земята.
Вместо да се отразяват от леда, радиосигналите изглежда идват от под хоризонта - ориентация, която не може да бъде обяснена с настоящото разбиране за физиката на елементарните частици и може да подсказва за нови видове частици или взаимодействия, непознати досега на науката.
"Радиовълните, които засякохме, идваха под много стръмни ъгли, като 30 градуса под повърхността на леда", съобщава д-р Стефани Уисел (Stephanie Wissel), физик в Държавния университет на Пенсилвания.
"Според нашите изчисления, аномалният сигнал е трябвало да премине през хиляди километри скали и да взаимодейства с тях, преди да достигне детектора, което би трябвало да остави радиосигнала неоткриваем, защото той би се абсорбирал в скалите."
"Това е интересен проблем, защото все още нямаме обяснение за това какви са тези аномалии, но знаем, че най-вероятно не представляват неутрино."
Как ANITA открива неутрино. Кредит: Cosmin Deaconu
Обикновено излъчвани от високоенергийни източници като Слънцето или големи космически събития като свръхнови или дори Големия взрив, сигнали на неутрино има навсякъде.
Проблемът с тези частици обаче е, че са изключително трудни за откриване.
"Във всеки един момент през нокътя на пръста ви преминават милиард неутрино, но частиците неутрино всъщност не взаимодействат", отбелязва д-р Уисел.
"И така, това е проблемът с ножа с две остриета. Ако ги засечем, това означава, че са изминали целия този път, без да взаимодействат с нищо друго."
"Възможно е да засечем неутрино, идващо от края на наблюдаемата Вселена."
"Веднъж открити и проследени до източника си, тези частици могат да разкрият повече за космическите събития, отколкото дори най-мощните телескопи, тъй като частиците могат да пътуват необезпокоявано и почти със скоростта на светлината, давайки улики за космически събития, случили се на светлинни години разстояние."
"Дори един малък сигнал от неутрино съдържа съкровищница от информация, така че всички данни имат значение."
Екипи от изследователи по целия свят работят по проектирането и изграждането на специални детектори за улавяне на чувствителни неутринни сигнали, дори в относително малки количества.
Те използват радиодетектори, за да се опитат да изградят огромни неутринни телескопи, така че да засекат доста редки събития.
ANITA е един от тези детектори и е поставен в Антарктида, защото има малка вероятност от смущения от други сигнали.
За да улови емисионните сигнали, радиодетекторът, носещ се с балона, се изпраща да лети над ледени участъци на 40 км над леда в Антарктика, улавяйки така наречените ледени потоци (ice showers).
Изследователите насочват антените надолу към леда и търсят неутрино, които взаимодействат в леда, произвеждайки радиоизлъчвания, които след това могат да се регистрират от детекторите.
Тези специални неутрино, взаимодействащи с леда, наречени тау неутрино, произвеждат вторична частица, наречена тау лептон, която се освобождава от леда и се разпада. Физическият термин се отнася до това как частицата губи енергия, докато пътува в пространството и се разпада на своите съставки. Това произвежда емисии, наречени въздушни потоци (air showers).
"Ако бяха видими с невъоръжено око, въздушните потоци биха изглеждали като фойерверк, носещ се в една посока, с искри след него", разказва д-р Уисел.
"Можем да различим двата сигнала – ледени и въздушни потоци – за да определим атрибутите на частицата, която е създала сигнала."
"Тези сигнали могат да бъдат проследени до техния произход, подобно на начина, по който топка, хвърлена под ъгъл, предсказуемо ще отскочи обратно под същия ъгъл."
Как могат да се получат високоенергийни частици. Кредит: Science China Press
Последните аномални открития обаче не могат да бъдат проследени по такъв начин, тъй като ъгълът е много по-остър, отколкото предвиждат съществуващите модели.
Чрез анализ на данни, събрани от множество полети на ANITA и сравняването им с математически модели и обширни симулации както на обикновени космически лъчи, така и на възходящи въздушни потоци, изследователите успяха да филтрират фоновия шум и да елиминират възможността за други известни сигнали, базирани на частици.
След това учените сравнили сигналите от други независими детектори, като експеримента IceCube и обсерваторията Pierre Auger, за да видят дали данните от възходящи въздушни потоци, подобни на тези, открити от ANITA, са били заснети от други експерименти.
Анализът разкрива, че другите детектори не са регистрирали нищо, което би могло да обясни засеченото от ANITA, което е накарало авторите да опишат сигнала като аномален, което означава, че частиците, причиняващи сигнала, не са неутрино.
Сигналите не се вписват в стандартната картина на физиката на елементарните частици и макар няколко теории да предполагат, че това може да е намек за тъмна материя, липсата на последващи наблюдения с IceCube и Auger наистина стеснява възможностите.
ANITA. Кредит: NASA Goddard
Екипте на д-р Уисел в момента проектира и изгражда следващия голям детектор.
"Новият детектор, наречен PUEO, ще бъде по-голям и по-добър в откриването на неутринни сигнали и се надяваме, че ще хвърли светлина върху това какво точно представлява аномалният сигнал", разказва д-р Уисел.
"Предполагам, че някакъв интересен ефект на разпространение на радиовълни се случва близо до леда, а също и близо до хоризонта, който не разбирам напълно, но със сигурност изследвахме няколко от тях и все още не сме успели да открием нито един от тях."
"Така че, в момента това е една от тези дългогодишни загадки и съм развълнувана, че когато летим с PUEO, ще имаме по-добра чувствителност."
"По принцип би трябвало да засечем повече аномалии и може би всъщност ще разберем какви са те."
"Може би ще открием и неутрино, което в някои отношения би било много по-вълнуващо."
Справка: A. Abdul Halim et al. (Pierre Auger Collaboration). 2025. Search for the Anomalous Events Detected by ANITA Using the Pierre Auger Observatory. Phys. Rev. Lett 134, 121003; doi: 10.1103/PhysRevLett.134.121003
Източник: Two Anomalous Radio Signals Detected Coming from Antarctic Ice, Sci.News
Още по темата
Физика
Открити седем астрофизични частици тау неутрино
Физика
Първото наблюдение на "неуловимите" частици неутрино в Големия адронен колайдер
Космос
Проследиха високоенергийни неутрино до изригването на свръхмасивна черна дупка
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията