ANITA-detektoren opfanger radiosignaler fra Antarktis is, der trodser fysikkens love.

Et NASA-eksperiment i Antarktis har registreret radiosignaler, der kommer ud af isen i vinkler, som ifølge den nuværende fysik er umulige. Opdagelsen, gjort af ANITA-detektoren mellem 2016 og 2018 og nu offentliggjort i Physical Review Letters, rejser alvorlige spørgsmål om, hvad vi ved om kosmiske partikler. Signalerne ser ud til at komme indefra Jorden og passere gennem kilometervis af klippe, noget der ikke burde være fysisk muligt. Mysteriet har udløst global videnskabelig debat og foranlediget udviklingen af ​​nye instrumenter til yderligere undersøgelse.

Skilte der trodser fysikkens love

En detektor ophængt i den antarktiske stratosfære har opfanget umulige signaler: radiobølger, der kommer ud af isens indre. ANITA-eksperimentet (Antarctic Impulsive Transient Antenna), der er designet til at opfange pulser fra kosmiske partikler, der kolliderer med atmosfæren, registrerede signaler, der kom fra vinkler så lave som 30 grader under horisonten. Ifølge nuværende modeller ville ethvert signal på den bane have passeret gennem tusindvis af kilometer af Jordens klippe, hvilket burde absorbere eventuelle bølger fuldstændigt.

Stephanie Wissel, en forsker fra Penn State og en del af ANITA-teamet, forklarer, at de registrerede pulser "De opførte sig ikke som overfladerefleksioner, men som om de var kommet direkte fra Jordens indre."Anomalien bryder med det, vi ved om neutrinoer og andre højenergipartikler, som, selvom de kan passere gennem stof, ikke gør det under disse forhold eller med denne intensitet.

De anomale hændelser var ikke isolerede. Mellem 2016 og 2018 registrerede ANITA adskillige af disse signaler, hvilket forvirrede fysikere og genererede en strøm af hypoteser. Bølgerne matchede ikke kendte simuleringer, og de matchede heller ikke atmosfæriske rebounds. Dette førte til undersøgelse af muligheden for, at de kunne være endnu uopdagede partikler eller endda ukendte interaktioner, der muligvis kræver en gentænkning af partikelfysikken.

En hypotese, der vakler

Nogle forskere foreslog endda radikale teorier, såsom eksistensen af ​​et parallelt univers, hvor tiden løber baglæns. Det videnskabelige samfund har dog været forsigtigt. Pierre Auger-observatoriet i Argentina, verdens største kosmiske stråledetektor, analyserede mere end 7,6 millioner begivenheder over 15 år uden at finde beviser for eksotiske partikler, der ville validere sådanne teorier.

Peter Gorham, ANITAs ledende efterforsker, har opfordret til forsigtighed i lyset af sensationsoverskrifterog mindede om, at "at vi ikke finder en umiddelbar forklaring betyder ikke, at vi skal påberåbe os det ekstraordinære." Videnskab, fastholder han, Du skal først udtømme alle mulige konventionelle årsager. Disse omfatter instrumentfejl, dårligt forståede atmosfæriske fænomener eller endda nye typer af neutrino-interaktioner med is.

På trods af dette forbliver det foruroligende: Fænomenet er blevet gentaget mere end én gang, på forskellige flyvninger, og med tilstrækkelig klarhed til at udelukke tekniske fejl. Det videnskabelige samfund befinder sig i en frugtbar spænding mellem skepsis og fascination.

IceCube ser det ikke

Et element, der yderligere komplicerer mysteriet, er, at en anden stor antarktisk detektor, IceCube, ikke har registreret noget lignende. IceCube, der er placeret under isen på Amundsen-Scott Station, er designet til at detektere ultrahøjenergi-neutrinoer ved hjælp af optiske sensorer begravet dybt i isen. Indtil videre har dens målinger ikke matchet ANITA's.

Dette åbner op for to muligheder: enten har ANITA registreret en type fænomen, som IceCube ikke er i stand til at registrere på grund af sin konfiguration, eller ANITAs signaler svarer til ekstremt sjældne eller retningsbestemte forbigående fænomenerUoverensstemmelsen mellem de to instrumenter forhindrer i øjeblikket uafhængig validering, hvilket ville være afgørende for at bekræfte, at der ikke er tale om metodologiske fejl eller artefakter.

Behovet for nye data har drevet udviklingen af ​​PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), En direkte efterfølger til ANITA, udviklet af NASA. Denne nye detektor, der er endnu mere følsom og præcis, vil blive udstyret med forbedrede antenner, mere robuste detektionsalgoritmer og en større evne til at udelukke interferens. Dens lancering er planlagt til de kommende år i håb om at kaste lys over, hvad der for nuværende forbliver en gåde.

Hvad der står på spil: fysikken selv

Opdagelsen er ikke blot en teknisk sjældenhed: den sætter spørgsmålstegn ved den teoretiske ramme, som partikelfysikken er baseret på. Hvis ANITAs data bekræftes, ville det antyde, at Der findes partikler, der kan passere gennem kilometervis af klippe uden at blive dæmpet., eller at der er interaktioner, vi endnu ikke forstår ud over standardmodellen. Det ville være en revolution, der kan sammenlignes med opdagelsen af ​​neutrinoen eller bekræftelsen af ​​Higgs-bosonen.

Derudover kunne disse spøgelsespartikler rejse hen over planeten, som om den var gennemsigtig, hvilket ville forandre vores evne til at observere universet. Faktisk har nogle astrofysikere antydet, at vi kunne stå over for kosmiske budbringere af ekstreme begivenheder i universet, såsom kollisioner af sorte huller eller aktive galaksekerner.

Men så længe dataene er knappe og modstridende, Det videnskabelige samfund bevæger sig forsigtigt. En tærskel til det ukendte har åbnet sig, men at krydse den kræver mere testning, mere observation og mere tålmodighed.

Det umulige under nul

Der er noget dybt foruroligende ved et skilt, der ikke burde eksistere. Den konfronterer os med grænserne for, hvad vi tror, ​​vi ved, i et område så fjernt som Antarktis, og med en frekvens så flygtig, at den knap nok efterlader et spor. Det er, som om universet taler til os i hvisken, vi endnu ikke har tydet.

ANITA har gjort, hvad enhver stor videnskabsmand stræber efter at gøre: stille spørgsmål, som vi ikke ved, hvordan vi skal svare på. Det minder os om, at fysikken ikke er komplet, at kosmos stadig gemmer på hemmeligheder under lag af is, stilhed og teori.

Hvis disse signaler er virkelige, kunne vi være på nippet til en radikal udvidelse af menneskelig viden. Men hvis de er forkerte, vil den også være værdifuld: videnskaben gør fremskridt lige så meget på grund af sine succeser som på grund af sine begrænsninger. For hver gang universet synes at bryde sine egne regler, Det inviterer os til at se dybere, tænke bedre og ikke nøjes med det, vi allerede ved.