A részecskefizika legjobb modellje a varratok felszakadásakor küzd, hogy megfékezze az univerzum összes furcsa képességét. Most valószínűbbnek tűnik, mint valaha, hogy előfordulhat, az furcsa események sorozatának köszönhetően az Antarktiszon ...
Ezen uralkodó fizikai paradigma, a standard modell halálát évtizedek óta előre jelezték. Vannak tippeket a problémáira a fizikában, amelyek már rendelkeznek. A laboratóriumi kísérletek furcsa eredményei arra utalnak, hogy a szokásos új neutrinófajok szokatlanul villognak a standard modellben leírtakon túl. És úgy tűnik, hogy az univerzum tele van sötét anyaggal, amelyet a standard modell egyik részecske sem tud megmagyarázni.
De a legújabb bosszantó bizonyítékok egy nap összekapcsolhatják ezeket a homályos adatvonalakat: 2016 óta háromszor az ultra-nagy energiájú részecskék robbantottak fel az Antarktisz jégén, detektorokat indítva az Antarktiszi Impulzív Átmeneti Antenna (ANITA) kísérlet során, a NASA léggömbjétől függő gép messze a fagyott felület felett.
Ahogyan a Live Science 2018-ban beszámolt, ezek az események - a később az eltemetett antarktiszi neutrino obszervatórium IceCube-ban később felfedezett további részecskékkel - nem felelnek meg a standard modell részecskék várható viselkedésének. A részecskék rendkívül nagy energiájú neutrinók. Az ultra nagy energiájú neutrinók azonban nem képesek átmenni a Földön. Ez arra utal, hogy valamilyen más részecske - még soha nem látott részecske - a hideg déli égboltba repül.
Most, egy új cikkben, az IceCube-on dolgozó fizikusok csoportja komoly kétségeket vetett fel ezeknek a részecskéknek az utolsó megmaradt szabványmodell-magyarázataival kapcsolatban: kozmikus gyorsítók, az űrben rejlő óriás neutrino fegyverek, amelyek időszakonként intenzív neutrinogolyókat lőnek a Földön. Az északi égbolton valahol elhelyezkedő hiperaktív neutrino fegyverek gyűjteménye elegendő mennyiségű neutrínót tudott volna felrobbantani a Földbe, hogy észlelhessük a bolygónk déli csúcsából kilépő részecskéket. Az IceCube kutatói azonban nem találtak bizonyítékot erről a gyűjteményről, ami arra utal, hogy új fizikára van szükség a titokzatos részecskék magyarázatához.
Ahhoz, hogy megértsük, miért fontos tudni, hogy ezek a rejtélyes részecskék miért annyira zavaróak a standard modell számára.
A neutrinok a leggyengébb részecskék, amelyekről tudunk; ezeket nehéz felismerni és szinte tömegek. Egész idő alatt áthaladnak a bolygónkon - többnyire a Napból jönnek, és ritkán, ha soha, ütköznek a testünket alkotó protonokkal, neutronokkal és elektronokkal, valamint a lábunk alatt lévő szennyeződéssel.
De a mély űrből származó ultra-nagy energiájú neutrinók különböznek alacsony energiájú unokatestvéreiktől. Sokkal ritkábbak, mint az alacsony energiatartalmú neutrinók, szélesebb "keresztmetszetűek", azaz valószínűbb, hogy ütköznek más részecskékkel, amikor áthaladnak rajtuk. A rendkívül nagy energiájú neutrinóval kapcsolatos esélyek, amelyek egész Földön át érintetlenné teszik, annyira alacsonyak, hogy soha nem számíthat arra, hogy észreveszi a történést. Ezért volt annyira meglepő az ANITA észlelése: Olyan volt, mintha az eszköz kétszer nyert volna a lottón, majd az IceCube még néhányszor nyert volna, mihelyt elkezdte jegyek vásárlását.
És a fizikusok tudják, hogy hány lottójegyet kellett dolgozniuk. Sok rendkívül nagy energiájú kozmikus neutrinó származik a kozmikus sugarak és a kozmikus mikrohullámú háttér (CMB) kölcsönhatásainak, a Nagyrobotás halvány utánvilágításának. Időnként ezek a kozmikus sugarak kölcsönhatásba lépnek a CMB-vel, csak a megfelelő módon, hogy nagy energiájú részecskéket tüzeljenek a Földön. Ezt hívják "fluxusnak", és ugyanaz az egész égbolton. Az ANITA és az IceCube egyaránt már meghatározták a kozmikus neutrino fluxust az egyes érzékelőik számára, és ez csak nem hoz létre elegendő nagy energiájú neutrinót, amire számíthat arra, hogy akár a detektorokon is észlelheti a Földről repülő neutrinot. .
"Ha az ANITA által észlelt események ebbe a diffúz neutrino komponensbe tartoznak, akkor az ANITA-nak sok más eseményt is meg kellett volna mérnie más magassági szögekben" - mondta Anastasia Barbano, a Genfi Egyetem fizikusa, aki az IceCube-on dolgozik.
De elméletileg létezhettek volna rendkívül nagy energiájú neutrino-források az égbolton átfolyó fluxuson túl is, mondta Barbano a Live Science számára: azok a neutrinofegyverek vagy kozmikus gyorsítók.
"Ha nem a neutrínókról van szó, amelyek az ultra-nagy energiájú kozmikus sugarak és a CMB kölcsönhatásából származnak, akkor a megfigyelt események lehetnek az egyedi kozmikus gyorsítók által adott időintervallumban előállított neutrinók" vagy valami ismeretlen földi forrás, - mondta Barbano.
A Blazars, az aktív galaktikus magok, a gamma-sugárzás, a csillagszóró galaxisok, a galaxisok egyesülése, valamint a mágneses és gyorsan forgó neutroncsillagok jó jelöltek az ilyen típusú gyorsítókra - mondta. És tudjuk, hogy a kozmikus neutrino gyorsítók léteznek az űrben; 2018-ban az IceCube egy nagy energiájú neutrinót nyomon követte a blazárig, egy intenzív részecskesugarat, amely egy távoli galaxis közepén lévő aktív fekete lyukból származik.
Az ANITA csak a legszélsőségesebb nagy energiájú neutrinókat veszi fel, mondta Barbano, és ha a felfelé repülõ részecskék a standard modell kozmikus gyorsító hatására növelõ neutrínói - valószínûleg a tau neutrinók - akkor a sugárnak alacsonyabb zuhannyal kellett volna érkeznie. -energia részecskék, amelyek megbotlottak volna az IceCube alacsonyabb energiájú detektoroknál.
"Az IceCube adatainak hét éve alatt eseményeket kerestünk" - mondta Barbano - olyan események, amelyek megegyeztek az ANITA detektálások szögével és hosszával, amelyeket elvárhat, hogy megtudja, ha lenne jelentős akkumulátora kozmikus neutrino fegyvereket ott, ahol a Föld lő. hogy előállítsák ezeket a folyamatban lévő részecskéket. De egyik sem jelent meg.
Eredményeik nem zárják ki teljesen a gyorsító-forrás lehetőségét. De "súlyosan korlátozzák" a lehetőségek körét, kiküszöbölik a kozmikus gyorsítókat és sok kevésbé hihetőt is magában foglaló legmegbízhatóbb forgatókönyveket.
"Az a üzenet, amelyet a közönségnek továbbítani akarunk, az, hogy a szokásos modell asztrofizikai magyarázata nem működik, függetlenül attól, hogy szeletelted" - mondta Barbano.
A kutatók nem tudják, mi következik. Sem az ANITA, sem az IceCube nem ideális detektor a szükséges nyomon követési kutatásokhoz - mondta Barbano, a kutatóknak nagyon kevés adatot hagyva arra, hogy e titokzatos részecskékkel kapcsolatos feltételezéseikre alapozzanak. Kicsit hasonlít arra, hogy megpróbáljuk kitalálni a képet egy hatalmas puzzle-n csak egy maroknyi darabból.
Jelenleg úgy tűnik, hogy számos lehetőség illeszkedik a korlátozott adatokhoz, ideértve a standard modelln kívüli "steril" neutrinó negyedik faját és egy sor elméleti típusú sötét anyagot. Ezen magyarázatok bármelyike forradalmian új lenne. Hjh. Még senki sem támogatja erősen.
"Meg kell várnunk a neutrinodetektorok következő generációját" - mondta Barbano.
