Несколько лет назад ученые с помощью детектора космических частиц (ANITA) NASA в Антарктиде зафиксировали ряд радиосигналов, до сих пор не поддающихся объяснению.
В период с 2016 по 2018 год Антарктическая импульсная переходная антенна (ANITA), представляющая ряд приборов, установленных на высотных аэростатах над льдами Антарктиды, зафиксировала странные всплески радиосигналов, не похожие ни на что из известных наблюдений. ANITA предназначена для изучения дальних космических явлений путем регистрации радиоволн, возникающих при попадании космических лучей в атмосферу Земли.
Что же это было?
Некоторые из зафиксированных сигналов вместо того, чтобы отражаться от льда, вероятно, поступали из-подо льда. Такое направление противоречит современным моделям физики элементарных частиц. Тогда казалось, что ANITA зафиксировала неизвестные частицы или новый вид взаимодействия. В рамках дальнейших исследований ученые обратились к обсерватории Пьера Оже в Аргентине. Они проанализировали информацию о космических лучах за последние 15 лет.
«Радиоволны, которые мы обнаружили почти десять лет назад, падали под очень крутыми углами, примерно на 30° ниже поверхности льда. Хотя причина до сих пор непонятна, наше новое исследование показывает, что подобные события не были зафиксированы в экспериментах с длительной экспозицией, подобных обсерватории Пьера Оже. Таким образом, это не означает, что появилась новая физика, а скорее добавляет дополнительную информацию к истории», — объясняет ученая из кафедры физики, астрономии и астрофизики из команды ANITA Стефани Виссел.
По ее словам, в соответствии с расчетами, необычному сигналу надо было бы преодолеть тысячи километров твердой породы, чтобы достичь детектора. При обычных условиях радиосигналы полностью бы поглотились и не могли бы быть обнаружены.
«Это интересная проблема, потому что у нас до сих пор нет объяснения тому, что представляют собой эти аномалии, но мы точно знаем, что они, скорее всего, не являются нейтрино», — подчеркивает Виссел.
Нейтрино не имеют заряда, а их масса наименьшая среди всех других субатомных частиц. Обычно они происходят от источников высокой энергии, например, Солнца, или возникают в результате масштабных и мощных космических событий, таких как взрывы сверхновых. Сигналы нейтрино довольно распространены, однако выявить их не так уж и легко.
«В любой момент через ваш ноготь большого пальца проходит миллиард нейтрино, но они практически не взаимодействуют друг с другом. Таким образом, это палка о двух концах. Если мы обнаруживаем их, это означает, что они прошли весь этот путь, ни с чем не взаимодействуя. Возможно, мы регистрируем нейтрино, прилетающие с края наблюдаемой Вселенной», — отмечает Стефани Виссел.
Ученая подчеркнула, что в случае обнаружения и отслеживания источника эти частицы могут раскрыть больше информации о космических явлениях, чем самые мощные телескопы. Сейчас Стефани Виссел и группы исследователей по всему миру работают над созданием детекторов для регистрации чувствительных сигналов от нейтрино. ANITA — один из таких детекторов, и он был размещен в Антарктиде, поскольку там маловероятно возникновение помех от других сигналов. Чтобы зафиксировать сигналы излучения, радиодетектор, установленный на воздушном шаре, пролетает над участками льда, фиксируя так называемые ледяные ливни.
«Эти радиоантенны установлены на воздушном шаре, который летает на высоте 40 км над льдом Антарктиды. Мы направляем антенны вниз, на лед, и наблюдаем нейтрино, которые взаимодействуют со льдом, создавая радиоизлучение, которое затем регистрируется нашими детекторами», — рассказывает Виссел.
Эти частицы, называемые тау-нейтрино, образуют вторичные тау-лептоны, которые высвобождаются изо льда и распадаются. Это приводит к выбросам, известным как атмосферные ливни.
Виссел отмечает, что если бы эти ливни можно было бы наблюдать невооруженным глазом, они выглядели бы как бенгальские огни. Исследователи могут различать два сигнала — ледяной и атмосферный — чтобы определить характеристики частицы, которая их образовала.
Эти сигналы затем можно отследить вплоть до источника. Однако аномальные радиосигналы таким образом проследить невозможно из-за крайне острых углов, непредвиденных современными моделями.
СпецпроектыСмартгодинники Kospet для спорту: двочастотний GPS, 170 режимів та дзвінки через BluetoothТопові роботи-пилососи та мийники вікон від ECOVACS: робимо оптимальний вибір
Нейтрино или что-то другое
Проанализировав данные по результатам нескольких полетов ANITA, и сравнив их с математическими моделями и большими симуляциями как обычных космических лучей, так и восходящих атмосферных ливней, исследователи смогли отфильтровать фоновый шум и исключить вероятность наличия других известных сигналов, связанных с частицами. Ученые сравнили сигналы с других независимых детекторов, в частности, IceCube и обсерватории Пьера Оже, чтобы выяснить, были ли получены данные о восходящих атмосферных ливнях, аналогичные обнаруженным ANITA, в ходе других экспериментов.
«Я предполагаю, что вблизи льда и у горизонта наблюдается какой-то интересный эффект распространения радиоволн, который я до конца не понимаю. Мы, конечно, исследовали несколько таких эффектов, но пока что не смогли обнаружить ни один из них. Так что сейчас это одна из давних загадок, и я рада, что когда мы запустим PUEO, у нас будет более высокая чувствительность. В принципе, мы сможем лучше понять эти аномалии, что будет иметь большое значение для понимания нашего фона и, наконец, для обнаружения нейтрино в будущем, — отмечает ученая.
Анализ не обнаружил ничего похожего в данных из других обсерваторий. Виссел подчеркнула, что сейчас продолжается работа над большим и более точным детектором PUEO для обнаружения сигналов от нейтрино.
Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters
Источник: SciTechDaily
