Observatoř na jižním pólu detekovala částici, kterou si vědci neumí vysvětlit

02. 10. 2018

Částicová fyzika Neutrina Antarktida

Observatoř ANITA umístěná v balónu nad jižním pólem Země detekovala za posledních 13 let dvakrát zvláštní událost, kterou si vědci zatím nedokáží vysvětlit. Jde o subatomární částici, která proletěla atmosférou, dopadla na povrch naší planety, proletěla jejím jádrem a vydala se zpět do atmosféry a do vesmíru. Při svojí cestě Zemí vygenerovala velmi slabé pulzy rádiových vln, které zachytila observatoř více než 30 kilometrů nad povrchem Antarktidy.

Antarktida

Mapa antarktického kontinentu s vyznačenými expedicemi, které mají za cíl posbírat vzorky vody z jezer izolovaných tlustou vrstvu ledu.

Image credit:

ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) je experiment financovaný NASA, který pomocí souboru rádiových antén umístěných na balónu detekuje neutrina. Toho dosahuje sledováním potenciálních rádiových vln, které jsou generovány při odrazu těchto subatomárních částic od ledové pokrývky Antarktidy. Od roku 2006 vyletěl experiment do atmosféry už 4x.



Během operací observatoře ANITA v roce 2006 a 2014 došlo ke dvěma detekcím, při kterých však zdrojová částice nepřišla z vesmíru, ale od Země. To by ještě nebylo takové překvapení, protože právě neutrina, která observatoř hledá, by mohla takové chování vykazovat. Jenže detekované částice měly příliš vysokou energii, pokud by takovou energii mělo neutrino, reagovalo by s jinými částicemi a nebylo by detekováno takovýmto způsobem.

I proto se při první detekci vědci domnívali, že jde o chybu a druhé také nevěnovali valný význam. Dokud však nezjistili, že podobné události byly už třikrát detekovány také v další antarktické observatoři IceCube, která hledá neutrina v křišťálově čistém ledu pod povrchem. Podle vědců z Penn State University je velmi pravděpodobné, že pokud jsou data správně interpretována, jde o částici, která neodpovídá Standardnímu modelu částicové fyziky. To by znamenalo zcela nové fyzikální procesy a možná i přezkoumání stávajících teorií. 

Jaké částice tedy ANITA detekovala? Mohlo by jít o extrémně energetické kosmické záření, které při kolizi s jinou částicí dalo vzniknout zcela nové částici, 500x hmotnější než proton. Jedno z dalších vysvětlení poskytuje supersymetrie, podle které by mohlo hned několik teoretických částic vyvolat podobnou detekci. Žádná supersymetrická částice však doposud nebyla detekována.

Zároveň však někteří vědci varují, aby se nedělaly předčasné závěry. Unikátnost dvou detekovaných událostí je založena na polarizaci částic, která může být ovlivněna několika faktory. Situaci lze vysvětlit zcela novou částicí mimo aktuální teoretické přístupy, existují však další vysvětlení, která nevyžadují zahození Standardního modelu.

Vědci zatím očekávají, zda se NASA rozhodne financovat pátý let observatoře ANITA, pokud ano, lze očekávat, že se bude soustředit právě na tyto události.