Detektor ANITA zajame radijske signale iz antarktičnega ledu, ki kljubujejo zakonom fizike.

Nasin poskus na Antarktiki je zaznal radijske signale, ki izhajajo iz ledu pod koti, ki jih trenutno fizika ne more predvideti. Odkritje, ki ga je med letoma 2016 in 2018 opravil detektor ANITA, je zdaj objavljeno v Pisni pregledi fizike, sproža resna vprašanja o tem, kaj vemo o kozmičnih delcih. Zdi se, da signali prihajajo iz notranjosti Zemlje, prehajajo skozi kilometre kamnin, kar fizično ne bi smelo biti mogoče. Skrivnost je sprožila svetovno znanstveno razpravo in spodbudila razvoj novih instrumentov za nadaljnje raziskave.

Znaki, ki kljubujejo zakonom fizike

Detektor, nameščen v stratosferi Antarktike, je ujel nemogoče signale: radijske valove, ki prihajajo iz ledu. Poskus ANITA (Antarktična impulzivna prehodna antena), zasnovan za zajemanje impulzov kozmičnih delcev, ki trčijo v atmosfero, je zabeležil signale, ki prihajajo iz kotov le 30 stopinj pod obzorjem. Po trenutnih modelih bi vsak signal na tej poti prešel skozi tisoče kilometrov Zemljine kamnine, ki bi morale popolnoma absorbirati vse valove.

Stephanie Wissel, raziskovalka na Penn Stateu in članica ekipe ANITA, pojasnjuje, da so zaznani impulzi "Niso se obnašali kot površinski odsevi, ampak kot da bi se pojavili neposredno iz notranjosti Zemlje."Anomalija je v nasprotju s tem, kar vemo o nevtrinih in drugih visokoenergijskih delcih, ki sicer lahko prehajajo skozi snov, vendar tega ne storijo pod temi pogoji ali s to intenzivnostjo.

Anomalni dogodki niso bili osamljeni. Med letoma 2016 in 2018 je ANITA zabeležila več teh signalov, kar je fizike zmedlo in sprožilo poplavo hipotez. Valovi se niso ujemali z znanimi simulacijami niti z atmosferskimi odboji. To je vodilo do raziskovanja možnosti, da bi lahko šlo za še neodkrite delce ali celo za neznane interakcije, ki bi lahko zahtevale ponovni razmislek o fiziki delcev.

Hipoteza, ki se upira

Nekateri raziskovalci so celo predlagali radikalne teorije, kot je obstoj vzporednega vesolja, kjer čas teče nazaj. Vendar je bila znanstvena skupnost previdna. Observatorij Pierre Auger v Argentini, največji detektor kozmičnih žarkov na svetu, je v 7,6 letih analiziral več kot 15 milijona dogodkov, ne da bi našel dokaze o eksotičnih delcih, ki bi potrdili takšne teorije.

Peter Gorham, glavni raziskovalec ANITA, je pozval k previdnost pred senzacionalističnimi nasloviin spomnil, da »če ne najdemo takojšnje razlage, to ne pomeni, da bi se morali sklicevati na nekaj izjemnega«. Trdi, da je znanost Najprej morate izčrpati vse možne konvencionalne vzroke. Sem spadajo napake v instrumentaciji, slabo razumljeni atmosferski pojavi ali celo nove vrste interakcij nevtrinov z ledom.

Kljub temu pa ostaja nekaj motečega: Pojav se je ponovil že večkrat, na različnih letih, in to z dovolj jasnostjo, da bi izključili tehnične napake. Znanstvena skupnost se znajde v rodovitni napetosti med skepticizmom in fascinacijo.

IceCube tega ne vidi

Skrivnost še dodatno zaplete dejstvo, da drug velik antarktični detektor, IceCube, ni zabeležil ničesar podobnega. IceCube, ki se nahaja pod ledom na postaji Amundsen-Scott, je zasnovan za zaznavanje ultra visokoenergijskih nevtrinov z uporabo optičnih senzorjev, zakopanih globoko v ledu. Dosedanje meritve se niso ujemale z meritvami ANITA.

To odpira dve možnosti: ali je ANITA zaznala vrsto pojava, ki ga IceCube zaradi svoje konfiguracije ne more posneti, ali pa ANITA-ini signali ustrezajo izjemno redki ali usmerjeni prehodni pojaviRazhajanje med obema instrumentoma trenutno preprečuje neodvisno validacijo, ki bi bila bistvena za potrditev, da ne gre za metodološke napake ali artefakte.

Potreba po novih podatkih je spodbudila razvoj PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), Neposredni naslednik detektorja ANITA, ki ga je razvila NASA. Ta novi detektor, še bolj občutljiv in natančen, bo opremljen z izboljšanimi antenami, robustnejšimi algoritmi za zaznavanje in večjo sposobnostjo izključevanja motenj. Njegova izstrelitev je načrtovana za prihodnja leta v upanju, da bo osvetlil tisto, kar zaenkrat ostaja uganka.

Kaj je na kocki: fizika sama

Odkritje ni le tehnična redkost: postavlja pod vprašaj teoretični okvir, na katerem temelji fizika delcev. Če se podatki ANITA potrdijo, bi to pomenilo, da Obstajajo delci, ki lahko prehajajo skozi kilometre kamnin, ne da bi se pri tem oslabili., ali da obstajajo interakcije, ki jih onkraj Standardnega modela še ne razumemo. To bi bila revolucija, primerljiva z odkritjem nevtrina ali potrditvijo Higgsovega bozona.

Poleg tega bi lahko ti duhovni delci potujejo po planetu, kot da bi bil prozoren, kar bi spremenilo našo sposobnost opazovanja vesolja. Pravzaprav so nekateri astrofiziki predlagali, da bi se lahko soočili kozmični glasniki ekstremnih dogodkov v vesolju, kot so trki črnih lukenj ali aktivnih galaktičnih jeder.

Dokler pa so podatki redki in protislovni, Znanstvena skupnost se giblje previdno. Odprl se je prag v neznano, a za njegovo prestopanje je potrebno več preizkušanja, več opazovanja in več potrpljenja.

Nemogoče pod ničlo

Nekaj ​​globoko motečega je v znaku, ki ne bi smel obstajati. Sooča nas z mejami tega, kar mislimo, da vemo, v tako oddaljenem okolju, kot je Antarktika, in s frekvenco, ki je tako izmuzljiva, da komaj pušča sled. Kot da bi nam vesolje govorilo v šepetu, ki ga še nismo razvozlali.

ANITA je storila tisto, kar si vsak velik znanstvenik želi storiti: postavljamo vprašanja, na katera ne vemo odgovoriti. Spominja nas, da fizika ni popolna, da vesolje še vedno skriva skrivnosti pod plastmi ledu, tišine in teorije.

Če so ti signali resnični, bi lahko bili na robu radikalne širitve človeškega znanja. Če pa so napačni, bo to tudi dragoceno: znanost napreduje tako zaradi svojih uspehov kot zaradi svojih omejitev. Ker se zdi, da vesolje vsakič krši svoja lastna pravila, Spodbuja nas, da pogledamo globlje, bolje razmislimo in se ne zadovoljimo s tem, kar že vemo.