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.
