Уникальный эксперимент на высоте 39 км зафиксировал аномалии, которые ломают физику — скрытая тайна Антарктиды

Над Антарктидой на высоте до 39 километров летает уникальный экспериментальный детектор ANITA — радиоантенны на воздушных шарах NASA, предназначенные для улавливания космических нейтрино. Однако в ходе последних наблюдений ученые столкнулись с загадкой: аппарат зафиксировал аномальные радиосигналы, которые, по всей видимости, исходят из глубин льда, проходя через тысячи километров породы. Это явление ставит под вопрос устоявшиеся представления о физике элементарных частиц.

Загадочные радиосигналы из глубин Антарктиды

"ANITA обнаруживала сигналы под очень крутыми углами, примерно на 30 градусов ниже поверхности льда", — заявил доцент кафедры физики Университета штата Пенсильвания Стефани Виссел.

Получается, что радиоимпульсы прошли сквозь 6000-7000 километров твердой породы — расстояние, которое, согласно современным физическим моделям, они не могли преодолеть.

Такие сигналы не должны были достигнуть детектора — частицы должны были поглотиться породой.

"Это интересная проблема, потому что у нас до сих пор нет объяснения того, что это за аномалии", — признает Виссел.

Ее команда подробно описала результаты в журнале Physical Review Letters в марте этого года.

ANITA и охота за нейтрино

Главная задача ANITA — поймать радиосигналы, испускаемые нейтрино — крохотными субатомными частицами, которые пронизывают Вселенную и легко проходят сквозь материю, включая Землю и наше тело. Нейтрино возникают в самых энергичных уголках космоса — от Солнца до взрывов сверхновых.

Детектор на воздушном шаре сканирует антарктический лед в поисках "ледяных ливней" — каскадов частиц, которые появляются, когда нейтрино взаимодействуют с ледяной поверхностью. Эти каскады генерируют радиоволны, улавливаемые ANITA. Кроме того, распад тау-лептонов, вторичных частиц, возникающих при взаимодействии нейтрино с льдом, создает "воздушные ливни", которые также могут быть обнаружены.

Однако углы, под которыми пришли аномальные сигналы, не соответствуют ни нейтрино, ни тау-лептонам. Виссел и ее коллеги тщательно проверили данные всех полетов ANITA и математические модели, исключив возможность того, что сигналы вызваны известными космическими или атмосферными процессами.

Поиски ответа — международное сотрудничество

Ученые сравнили аномалии ANITA с результатами других крупных детекторов нейтрино — IceCube и обсерватории Пьера Оже, но те не зафиксировали ничего похожего. Вывод однозначен: частицы, порождающие эти странные радиосигналы, не являются нейтрино.

Команда Виссел продолжает работать над новым проектом — миссией Payload for Ultrahigh Energy Observation (PUEO), которая обещает более точное обнаружение нейтринных событий. "Мы ожидаем, что PUEO поможет нам не только поймать больше аномалий, но и, возможно, понять их природу", — надеется исследовательница.

Гипотезы и перспективы

"Я предполагаю, что есть какой-то необычный эффект распространения радиоволн вблизи льда и горизонта, который мы пока не можем объяснить", — делится Виссел.

Пока что ученые не нашли удовлетворительного объяснения, но уверены, что новые эксперименты раскроют тайну.

"Это одна из давних загадок, и я рад, что с запуском PUEO у нас появится лучшая чувствительность. Мы должны обнаружить больше аномалий и, возможно, наконец понять, что это такое", — заявил эксперт.