Аномальные радиосигналы в Антарктиде: загадка десятилетия
Международная группа ученых, включая исследователей из Университета штата Пенсильвания (Penn State), опубликовала новые данные, которые добавляют некоторый контекст к загадочным радиосигналам, зафиксированным в Антарктиде почти десятилетие назад. Эти сигналы, обнаруженные в период с 2016 по 2018 годы антенной ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) — инструментом NASA, размещенным на воздушных шарах, — до сих пор остаются необъяснимыми и бросают вызов существующим теориям физики частиц.
Необычные сигналы из-под горизонта
Эксперимент ANITA был разработан для изучения космических лучей, сталкивающихся с атмосферой Земли, путем регистрации радиоволн, отражающихся от антарктического льда. Однако обнаруженные сигналы оказались необычными: вместо отражения от поверхности льда они, судя по всему, исходили из-под горизонта, под углом около 30 градусов ниже поверхности. Это противоречит известным физическим моделям, так как радиосигналы, проходящие через тысячи километров породы, должны были бы полностью поглотиться.
«Мы обнаружили радиоволны, которые не соответствуют стандартным моделям физики частиц. Хотя мы пока не можем точно сказать, что это было, новое исследование с использованием данных Обсерватории Пьера Оже в Аргентине показывает, что подобные сигналы не были зафиксированы другими детекторами. Это не подтверждает наличие новой физики, но уточняет границы возможных объяснений»», — объясняет Стефани Виссел, доцент кафедры физики, астрономии и астрофизики в Penn State, работавшая в команде ANITA.
Нейтрино: неуловимые частицы Вселенной
Целью ANITA было обнаружение нейтрино — субатомных частиц с минимальной массой и без электрического заряда, которые повсеместно присутствуют во Вселенной. Эти частицы, испускаемые мощными источниками, такими как Солнце или сверхновыми звездами, крайне редко взаимодействуют с веществом.
«Через ваш ноготь каждую секунду проходят миллиарды нейтрино, но они почти не оставляют следов», — отмечает Виссел.
Именно эта неуловимость делает их ценным источником информации о космических событиях, произошедших на расстоянии тысяч световых лет.
ANITA использует радиодетекторы, установленные на воздушных шарах, которые пролетают на высоте 40 километров над Антарктидой. Антенны направлены вниз, чтобы улавливать радиосигналы, возникающие при взаимодействии нейтрино со льдом. Такие взаимодействия, вызываемые тау-нейтрино, производят вторичные частицы — тау-лептоны, которые, распадаясь, создают так называемые «воздушные ливни». Эти ливни можно сравнить с искрами бенгальского огня, если бы они были видимы невооруженным глазом.
Однако аномальные сигналы, зафиксированные ANITA, не соответствовали ожидаемым характеристикам нейтрино. Их угол появления был слишком крутым, что исключало возможность их объяснения в рамках существующих моделей.
Новые данные и новые вопросы
Для проверки аномалий ученые проанализировали данные, собранные в течении 15 лет Обсерваторией Пьера Оже в Аргентине, а также сравнили их с результатами других детекторов, таких как IceCube. Ни один из этих экспериментов не зафиксировал сигналов, подобных тем, что обнаружила ANITA. Это позволило исследователям исключить нейтрино как источник аномалий и отвергнуть некоторые гипотезы, включая предположения о связи сигналов с темной материей.
«Мы пока не нашли подходящего объяснения этим сигналам, — признается Виссел. — Возможно, это связано с необычным распространением радиоволн вблизи льда и горизонта, но пока это остается загадкой».
Будущее исследований: детектор PUEO
Команда ученых, в которую входят исследователи из Университета Чикаго, Университета штата Огайо, Гавайского университета и других научных центров, работает над новым проектом — детектором PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations). Этот инструмент будет обладать повышенной чувствительностью и, как надеются ученые, поможет раскрыть природу аномальных сигналов.
«PUEO позволит нам лучше понять эти аномалии и, возможно, откроет новые горизонты в изучении нейтрино», — говорит Виссел.
Новый детектор станет продолжением многолетних усилий по созданию более эффективных инструментов для регистрации космических частиц.
Загадка, которая продолжает волновать
Аномальные радиосигналы, обнаруженные ANITA, остаются одной из самых интригующих загадок современной физики. Они подчеркивают, насколько мало мы пока знаем о Вселенной и как много еще предстоит открыть. Исследователи надеются, что новые технологии и дальнейшие наблюдения позволят найти ответы на вопросы, которые пока остаются без ответа.
«Это одна из тех научных загадок, которые вдохновляют нас двигаться вперед. Каждый новый эксперимент приближает нас к пониманию того, что скрывается за этими сигналами», — заключил Виссел.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, стало еще одним шагом в попытке разгадать эту тайну. Финансирование проекта осуществлялось Министерством энергетики США и Национальным научным фондом США.
Комментарии