Impulsy spod lodu na Antarktydzie łamią znane prawa fizyki
Podczas poszukiwania neutrin fizycy natrafili na nietypowe sygnały radiowe, emitowane z głębi antarktycznego lodu. Eksperyment ANITA zarejestrował fale, których pochodzenie wciąż pozostaje tajemnicą – być może są dowodem na istnienie nieznanych nauce cząstek subatomowych.
Spis treści
- Niewytłumaczalne sygnały z głębi lodu zaskoczyły fizyków
- Neutrina – najbardziej nieuchwytne cząstki we Wszechświecie
- Co to jest eksperyment ANITA i jak działa?
Detektor cząstek kosmicznych na Antarktydzie zarejestrował serię dziwnych sygnałów, które przeczą obecnemu stanowi wiedzy na temat fizyki cząstek – poinformowała międzynarodowa grupa badawcza z udziałem naukowców z uniwersytetu Penn State. Nietypowe impulsy radiowe zostały wykryte przez eksperyment ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) – zestaw instrumentów umieszczanych na balonach unoszących się wysoko nad Antarktydą.
Niewytłumaczalne sygnały z głębi lodu zaskoczyły fizyków
ANITA ma wykrywać fale radiowe powstające podczas bombardowania atmosfery przez promieniowanie kosmiczne. Tajemnicze sygnały, zamiast odbijać się od lodu, zdawały się dochodzić spod horyzontu. Tego kierunku nie da się wyjaśnić w ramach obecnej wiedzy fizycznej. Wynik może sugerować istnienie nieznanych dotąd cząstek lub ich interakcji, jak twierdzą naukowcy.
Fale radiowe dochodziły spod lodu i były emitowane w specyficznym kierunku, pod ostrym kątem. Kosmiczne cząstki, które je wywołały, musiały przebić się przez skały, zanim dotarły do detektora. Skały Antarktydy powinny spowodować pochłonięcie sygnału radiowego i uczynić go niewykrywalnym. Dlaczego tak się nie stało – pozostaje zagadką.
Neutrina – najbardziej nieuchwytne cząstki we Wszechświecie
Sygnały wykryto podczas poszukiwania neutrin – cząstek zdolnych do przenikania przez materię. To cząstki bez ładunku i o najmniejszej masie spośród wszystkich cząstek subatomowych, powszechnie występujące we Wszechświecie. Zazwyczaj emitowane są przez źródła o wysokiej energii, takie jak gwiazdy, supernowe czy nawet Wielki Wybuch. Problem polega jednak na tym, że bardzo trudno je wykryć.
Stephanie Wissel, profesorka fizyki, astronomii i astrofizyki, współautorka odkrycia, mówi: „Neutrina mogą ujawnić więcej informacji o wydarzeniach kosmicznych niż nawet najpotężniejsze teleskopy, ponieważ podróżują one niemal z prędkością światła i nie są zakłócane przez materię”. Wissel i zespoły naukowców z całego świata pracują nad projektowaniem i budową specjalnych detektorów neutrin – takich jak np. ANITA.
Co to jest eksperyment ANITA i jak działa?
ANITA to m.in. zestaw anten latających 40 kilometrów nad lodami Antarktydy, szukających neutrin, które wchodzą w interakcje z lodem i generują fale radiowe. Sygnały można prześledzić do ich źródła, podobnie jak tor odbicia piłki. Jednak wykryte anomalie nie pasują do modeli – kąt ich odbicia jest znacznie ostrzejszy, niż przewidują teorie.
Tajemnicze sygnały póki co nie zostały potwierdzone przez inne obserwacje, np. detektorów IceCube i Obserwatorium Pierre Auger. „Podejrzewam, że może chodzić o jakiś ciekawy efekt propagacji fal radiowych w pobliżu lodu i horyzontu, którego jeszcze nie rozumiem” – powiedziała Wissel. – „Sprawdziliśmy wiele możliwych wyjaśnień, ale na razie żadne się nie potwierdziło.”
Stephanie Wissel i jej zespół pracują nad kolejnym, ulepszonym detektorem o roboczej nazwie PUEO. Być może za jego pomocą uda się rozwikłać zagadkę tajemniczych sygnałów.
Źródło: Physical Review Letters
Nasza autorka
Magdalena Rudzka
Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.