Ένας ανιχνευτής κοσμικών σωματιδίων εντόπισε μια έκρηξη παράξενων ραδιοσημάτων από τον πάγο της Ανταρκτικής που προς το παρόν δεν μπορεί να εξηγηθεί. Τα αποτελέσματα ενδέχεται να υποδηλώνουν την ύπαρξη νέων σωματιδίων ή αλληλεπιδράσεων μεταξύ σωματιδίων που είναι προς το παρόν άγνωστες στη φυσική, λένε οι επιστήμονες.
Οι μυστηριώδεις ραδιοπαλμοί ανιχνεύτηκαν περίπου 40 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη από το πείραμα ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna). Το ANITA είναι μια σειρά οργάνων που αιωρούνται πάνω από την Ανταρκτική, μεταφερόμενα από μπαλόνια, με στόχο την ανίχνευση κοσμικών νετρίνων υπερυψηλής ενέργειας (UHE) και άλλων κοσμικών ακτίνων που κατακλύζουν τη Γη από το διάστημα.
Συνήθως, το ANITA εντοπίζει σήματα που αντανακλώνται στον πάγο της Ανταρκτικής, αλλά αυτοί οι παλμοί ήταν διαφορετικοί, καθώς προέρχονταν κάτω από τον ορίζοντα, σε μια κατεύθυνση που προς το παρόν δεν μπορεί να εξηγηθεί από τη φυσική των σωματιδίων.
Σήματα σε απαγορευμένες γωνίες
Η Stephanie Wissel, μέλος της ομάδας του ANITA και ερευνήτρια στο Penn State University, δήλωσε: «Είναι ένα ενδιαφέρον πρόβλημα, επειδή στην πραγματικότητα δεν έχουμε ακόμα εξήγηση για το τι είναι αυτές οι ανωμαλίες». Και πρόσθεσε: «Αυτό που ξέρουμε είναι ότι κατά πάσα πιθανότητα δεν αντιπροσωπεύουν νετρίνα».
Τα ραδιοκύματα που ανιχνεύθηκαν από το ANITA είχαν κλίση 30 μοιρών κάτω από την επιφάνεια του πάγου, κάτι που σημαίνει ότι το σήμα έπρεπε να έχει περάσει μέσα από χιλιάδες χιλιόμετρα βράχου προτού φτάσει στο ANITA. Αυτό κανονικά θα έπρεπε να προκαλέσει αλληλεπιδράσεις που θα εξασθενούσαν το σήμα σε βαθμό που να μην είναι ανιχνεύσιμο – όμως προφανώς δε συνέβη κάτι τέτοιο.
Το ANITA πιάνει ένα νέο κοσμικό φάντασμα
Ο άμεσος ύποπτος για το σήμα είναι τα νετρίνα. Εξάλλου, αυτά είναι τα σωματίδια που έχει σχεδιαστεί να ανιχνεύει το ANITA. Τα νετρίνα είναι γνωστά ως «σωματίδια φαντάσματα» επειδή δεν έχουν φορτίο και έχουν σχεδόν μηδενική μάζα.
«Ένα δισεκατομμύριο νετρίνα περνούν από το νύχι σας ανά πάσα στιγμή, αλλά τα νετρίνα δεν αλληλεπιδρούν ουσιαστικά», δήλωσε η Wissel. «Αυτό είναι το δίκοπο μαχαίρι. Αν τα ανιχνεύσουμε, σημαίνει ότι ταξίδεψαν όλο αυτό το δρόμο χωρίς να αλληλεπιδράσουν με τίποτα άλλο. Μπορεί να ανιχνεύουμε ένα νετρίνο που προέρχεται από την άκρη του παρατηρήσιμου σύμπαντος».
Σύνθετες ανιχνεύσεις από τον πάγο της Ανταρκτικής
Το ANITA αιωρείται 40 χιλιόμετρα πάνω από τον πάγο της Ανταρκτικής, μακριά από ενδεχόμενες παρεμβολές, αναζητώντας τα λεγόμενα «ντους πάγου». Η Wissel εξηγεί:
«Στρέφουμε τις κεραίες μας προς τον πάγο και αναζητούμε νετρίνα που αλληλεπιδρούν στον πάγο, παράγοντας ραδιοεκπομπές που μπορούμε στη συνέχεια να ανιχνεύσουμε στους ανιχνευτές μας».
Αυτά τα ντους πάγου προκαλούνται από μια συγκεκριμένη «γεύση» νετρίνου που λέγεται νετρίνο ταυ, το οποίο προσκρούει στον πάγο και αλληλεπιδρά για να δημιουργήσει ένα θυγατρικό σωματίδιο που ονομάζεται ταυ λέπτον. Αυτό στη συνέχεια αποσυντίθεται ταχύτατα σε ένα «ντους αέρα» που περιέχει ακόμα μικρότερα σωματίδια.
Η διάκριση μεταξύ ντους αέρα και ντους πάγου αποκαλύπτει τα χαρακτηριστικά του αρχικού σωματιδίου και την προέλευσή του. Η Wissel παρομοιάζει αυτή τη στρατηγική με τη χρήση της γωνίας αναπήδησης μιας μπάλας για να ανακαλύψει κανείς την αρχική της πορεία.
Ωστόσο, επειδή η γωνία των νέων σημάτων είναι πιο απότομη απ’ ό,τι επιτρέπουν τα υπάρχοντα μοντέλα φυσικής, η διαδικασία εντοπισμού της προέλευσης δεν είναι εφικτή.
Οι άλλοι ανιχνευτές δεν είδαν τίποτα
Ακόμα πιο περίπλοκο γίνεται το φαινόμενο λόγω του γεγονότος ότι άλλοι ανιχνευτές νετρίνων, όπως το IceCube Experiment και το Παρατηρητήριο Pierre Auger, δεν εντόπισαν τίποτα που θα μπορούσε να εξηγήσει αυτά τα σήματα και το ανοδικά κατευθυνόμενο ντους αέρα.
Έτσι, οι ερευνητές του ANITA χαρακτήρισαν τα σήματα ως «ανώμαλα», καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι δεν ήταν αποτέλεσμα νετρίνων. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αποτελούν ένδειξη για κάτι νέο – ίσως ακόμα και μια υπόδειξη για την σκοτεινή ύλη, την μυστηριώδη κοσμική ουσία που αντιστοιχεί περίπου στο 85% της ύλης του σύμπαντος.
Τι μπορεί να αποκαλύψει το επόμενο πείραμα
Περισσότερες απαντήσεις ίσως χρειαστεί να περιμένουν μέχρι το «επόμενο μεγάλο βήμα» στην ανίχνευση νετρίνων: το μεγαλύτερο και πιο ευαίσθητο όργανο Payload for Ultrahigh Energy Observations (PUEO), το οποίο αναπτύσσεται αυτή τη στιγμή από το Penn State.
Η Wissel δήλωσε:
«Η υπόθεσή μου είναι ότι συμβαίνει κάποια ενδιαφέρουσα επίδραση διάδοσης ραδιοκυμάτων κοντά στον πάγο και επίσης κοντά στον ορίζοντα, την οποία δεν κατανοώ πλήρως, αλλά σίγουρα εξερευνήσαμε αρκετές από αυτές και δεν καταφέραμε να εντοπίσουμε κάποια ακόμα. Οπότε προς το παρόν, είναι ένα από αυτά τα μακροχρόνια μυστήρια και είμαι ενθουσιασμένη που όταν εκτοξεύσουμε το PUEO, θα έχουμε καλύτερη ευαισθησία».
Και καταλήγει:
«Κατ’ αρχήν, θα πρέπει να εντοπίσουμε περισσότερες ανωμαλίες και ίσως τελικά καταλάβουμε τι είναι. Ίσως επίσης ανιχνεύσουμε νετρίνα, κάτι που από πολλές απόψεις θα ήταν ακόμα πιο συναρπαστικό».