Logo
Cover

Изучив данные, собранные за годы эксперимента IceCube, международная команда ученых вынуждена признать, что традиционные объяснения происхождения «призрачных» частиц оказались неубедительными. Объяснение нужно искать за пределами Стандартной модели.

Фундаментальные частицы нейтрино чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом. Атомный распад в недрах Солнца ежесекундно посылает поток нейтрино сквозь Землю, но только малая доля проходит достаточно близко к атомам, чтобы вызвать заметную реакцию. Для того чтобы засечь редкое столкновение нейтрино с замерзшей молекулой воды, обсерватория IceCube применяет чувствительное оптическое оборудование, размещенное подо льдом Антарктики.

В течение более десяти лет обсерватория IceCube фиксирует ежедневно сотни вспышек и составляет подобную карту направления и энергии омывающих Землю нейтрино. А на высоте около 40 км над Антарктикой, на аэростате с гелием висит антенна ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), которая тоже улавливает следы нейтрино, которые сталкиваются с атомами в атмосфере. Этот эксперимент начался не так давно, но уже выявил нечто любопытное: два высокоэнергетических нейтрино прошли сквозь Землю, сообщает Science Alert.

«Часто говорят, что нейтрино — „ускользающие“ или „призрачные“ частицы, из-за их поразительной способности проходить сквозь вещество, ничего не задевая, — объяснил астрофизик Алекс Пицутто из Университета Висконсин-Мэдисон (США). — Но при таких невероятных энергиях нейтрино ведут себя как слоны в посудной лавке — вероятность их взаимодействия с частицами в Земле намного возрастает».

Новая загадка нейтрино

Высокоэнергетические нейтрино рождаются при взаимодействии между космическими лучами и ядрами атомов, а потом их запускают мощные космические магнитные поля. Ученые подсчитали статистическую вероятность того, сколько должно быть таких частиц, чтобы ANITA заметила их, и изучили данные IceCube, чтобы найти потенциальные события, отвечающие требованиям. Казалось бы, на каждый отдельный случай, зафиксированный антенной, в обсерватории должно быть целое множество аналогичных. Но это не так.

«Наш анализ исключил единственное оставшееся астрофизическое объяснение аномальных событий ANITA, соответствующее Стандартной модели, — заявил Пицутто. — Так что теперь, если эти события действительно произошли и не были просто сбоем детектора, они могут указывать на физику за пределами Стандартной модели».

Вот одно из возможных объяснений: космическое ускорение запускает поток нейтрино с такой скоростью, что современные технологии не могут их зафиксировать. Есть и более дерзкие варианты, включающие темную материю или новый тип частиц, напоминающих высокоэнергетические нейтрино.

Статья ученых опубликована на сайте arXiv.org и готовится к публикации в журнале The Astrophysical Journal, после чего научное сообщество тщательно проверит расчеты авторов. А тем временем ANITA и IceCube продолжат следить за появлением «призрачных» частиц в надежде раздвинуть границы физики.

Проведенный пару лет назад учеными Фермилаб эксперимент указал на аномалии в распределении нейтрино и на возможность существования новой частицы — стерильного нейтрино, в который могут превращаться другие нейтрино.