Detektor ANITA wychwytuje sygnały radiowe z lodu antarktycznego, które przeczą prawom fizyki.

Eksperyment NASA na Antarktydzie wykrył sygnały radiowe wydobywające się z lodu pod kątami, których nie da się ustalić zgodnie z obowiązującą fizyką. Odkrycie, dokonane przez detektor ANITA w latach 2016–2018 i opublikowane obecnie w Physical Review Letters, stawia poważne pytania o naszą wiedzę na temat cząstek kosmicznych. Sygnały wydają się pochodzić z wnętrza Ziemi, przechodząc przez kilometry skał, co nie powinno być fizycznie możliwe. Tajemnica wywołała globalną debatę naukową i skłoniła do opracowania nowych instrumentów do dalszych badań.

Znaki, które przeczą prawom fizyki

Detektor zawieszony w stratosferze Antarktydy wychwycił niemożliwe sygnały: fale radiowe wydobywające się z lodu. Eksperyment ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), zaprojektowany do przechwytywania impulsów z kosmicznych cząstek zderzających się z atmosferą, zarejestrował sygnały pochodzące z kątów tak niskich, jak 30 stopni poniżej horyzontu. Według obecnych modeli każdy sygnał na tej trajektorii przeszedłby przez tysiące kilometrów ziemskich skał, które powinny całkowicie pochłonąć wszelkie fale.

Stephanie Wissel, badaczka z Penn State i członkini zespołu ANITA, wyjaśnia, że ​​wykryte impulsy „Nie zachowywały się jak odbicia powierzchniowe, lecz tak, jakby wyłoniły się bezpośrednio z wnętrza Ziemi”.Anomalia ta stoi w sprzeczności z naszą wiedzą o neutrinach i innych cząstkach o wysokiej energii, które, choć mogą przenikać przez materię, nie robią tego w takich warunkach ani z taką intensywnością.

Anomalia nie była odosobniona. W latach 2016–2018 ANITA zarejestrowała kilka z tych sygnałów, co wprawiło fizyków w osłupienie i wywołało lawinę hipotez. Fale nie pasowały do ​​znanych symulacji ani do odbić atmosferycznych. Doprowadziło to do zbadania możliwości, że mogą to być jeszcze nieodkryte cząstki, a nawet nieznane oddziaływania, które mogą wymagać ponownego przemyślenia fizyki cząstek.

Hipoteza, która się chwieje

Niektórzy badacze wysuwali nawet radykalne teorie, takie jak istnienie równoległego wszechświata, w którym czas biegnie wstecz. Jednak społeczność naukowa była ostrożna. Obserwatorium Pierre Auger w Argentynie, największy na świecie detektor promieni kosmicznych, przeanalizowało ponad 7,6 miliona zdarzeń w ciągu 15 lat, nie znajdując dowodów na egzotyczne cząstki, które potwierdzałyby takie teorie.

Peter Gorham, główny badacz ANITA, wezwał do ostrożność w obliczu sensacyjnych nagłówkówi przypomniał, że „brak natychmiastowego wyjaśnienia nie oznacza, że ​​powinniśmy powoływać się na coś nadzwyczajnego”. Nauka, jak twierdzi, Najpierw musisz wyczerpać wszystkie możliwe konwencjonalne przyczyny. Należą do nich błędy w pomiarach, słabo poznane zjawiska atmosferyczne, a nawet nowe rodzaje oddziaływań neutrin z lodem.

Mimo to niepokojące pozostaje to, że: Zjawisko to powtórzyło się więcej niż jeden raz, podczas różnych lotów, a jego dokładność była na tyle duża, że ​​można było wykluczyć przyczynę techniczną. Społeczność naukowa znajduje się w stanie napięcia między sceptycyzmem a fascynacją.

IceCube tego nie widzi

Elementem dodatkowo komplikującym zagadkę jest fakt, że inny duży detektor antarktyczny, IceCube, nie zarejestrował niczego podobnego. IceCube, znajdujący się pod lodem na stacji Amundsen-Scott, został zaprojektowany do wykrywania neutrin o ultrawysokiej energii za pomocą czujników optycznych zakopanych głęboko w lodzie. Jak dotąd jego pomiary nie dorównują pomiarom ANITA.

Otwiera to dwie możliwości: albo ANITA wykryła rodzaj zjawiska, którego IceCube nie jest w stanie zarejestrować ze względu na swoją konfigurację, albo sygnały ANITA odpowiadają niezwykle rzadkie lub kierunkowe zjawiska przejścioweRozbieżności między tymi dwoma instrumentami uniemożliwiają obecnie przeprowadzenie niezależnej walidacji, która byłaby niezbędna do potwierdzenia, że ​​nie są to błędy metodologiczne lub artefakty.

Potrzeba nowych danych doprowadziła do rozwoju PUEO (ładunku do obserwacji ultrawysokiej energii), Bezpośredni następca ANITY, opracowany przez NASA. Ten nowy detektor, jeszcze bardziej czuły i precyzyjny, będzie wyposażony w ulepszone anteny, bardziej niezawodne algorytmy wykrywania i większą zdolność do wykluczania zakłóceń. Jego uruchomienie jest planowane na nadchodzące lata, w nadziei na rzucenie światła na to, co na razie pozostaje zagadką.

O co toczy się gra: o samą fizykę

Odkrycie to nie jest tylko rzadkością techniczną: podważa ono teoretyczne ramy, na których opiera się fizyka cząstek elementarnych. Jeśli dane ANITA się potwierdzą, będzie to oznaczać, że Istnieją cząsteczki, które mogą przenikać przez kilometry skał, nie ulegając osłabieniu.lub że istnieją oddziaływania, których jeszcze nie rozumiemy poza Modelem Standardowym. Byłaby to rewolucja porównywalna z odkryciem neutrina lub potwierdzeniem bozonu Higgsa.

Ponadto te cząstki duchów mogą podróżować po planecie, jakby była przezroczysta, co zmieniłoby naszą zdolność do obserwowania wszechświata. W rzeczywistości niektórzy astrofizycy zasugerowali, że możemy stanąć w obliczu kosmiczni posłańcy ekstremalnych zdarzeń we wszechświecie, takie jak zderzenia czarnych dziur lub aktywnych jąder galaktyk.

Ale dopóki dane będą nieliczne i sprzeczne, Społeczność naukowa zachowuje ostrożność. Otworzył się próg nieznanego, ale jego przekroczenie wymaga więcej testów, obserwacji i cierpliwości.

Niemożliwe poniżej zera

Jest coś głęboko niepokojącego w znaku, który nie powinien istnieć. Stawia nas w obliczu granic tego, co myślimy, że wiemy, w tak odległym miejscu jak Antarktyda i z częstotliwością tak nieuchwytną, że ledwie pozostawia ślad. To tak, jakby wszechświat mówił do nas szeptem, którego jeszcze nie rozszyfrowaliśmy.

ANITA dokonała tego, do czego dąży każdy wielki naukowiec: zadawać pytania, na które nie wiemy, jak odpowiedzieć. Przypomina nam, że fizyka nie jest kompletna, że ​​kosmos nadal kryje tajemnice pod warstwami lodu, ciszy i teorii.

Jeśli te sygnały są prawdziwe, możemy być na skraju radykalnej ekspansji ludzkiej wiedzy. Ale jeśli są błędne, będzie to również cenne: nauka postępuje tak samo dzięki swoim sukcesom, jak i dzięki swoim ograniczeniom. Ponieważ za każdym razem, gdy wszechświat wydaje się łamać swoje własne zasady, Zachęca nas do głębszego spojrzenia, lepszego myślenia i niezadowalania się tym, co już wiemy.