Наш најбољи модел физике честица пукне по шавовима, док се бори да задржи сву необичност у универзуму. Сада се чини вјероватније него икад вјероватно да ће се појавити захваљујући низу чудних догађаја на Антарктику ...
Смрт ове владајуће парадигме физике, Стандардног модела, предвиђала се деценијама. Постоје наговештаји његових проблема у физици коју већ имамо. Чудни резултати лабораторијских експеримената указују на треперења сабласно нових врста неутрина изван три описаних у Стандардном моделу. А универзум изгледа пун тамне материје коју ниједна честица у Стандардном моделу не може објаснити.
Али недавни збуњујући докази могли би једног дана повезати те нејасне низове података: Три пута од 2016. године, ултра-високе енергетске честице су експлодирале кроз лед Антарктике, покрећући детекторе у експерименту Антарктичка импулзивна пролазна антена (АНИТА), машина која виси са НАСА балона далеко изнад залеђене површине.
Као што је Ливе Сциенце известио у 2018. години, ти догађаји - заједно са неколико додатних честица откривених касније у затрпаној антарктичкој неутриној опсерваторији ИцеЦубе - не одговарају очекиваном понашању ниједне честице Стандардног модела. Честице личе на ултра-енергетске неутрине. Али, ултра-енергетски неутрини не би требали проћи кроз Земљу. То сугерише да се нека друга врста честица - она која никада раније није виђена - баца у хладно јужно небо.
Сада је у новом раду тим физичара који раде на ИцеЦубе-у бацио на једно од последњих објашњења Стандардног модела за ове честице: космички акцелератори, огромне неутринске пушке скривене у свемиру који би повремено гађали снажне неутринске метке на Земљи. Колекција хиперактивних неутринских топова негде на нашем северном небу могла је да убаци довољно неутрина у Земљу да бисмо открили честице које пуцају из јужног врха наше планете. Али истраживачи ИцеЦубе-а нису пронашли никакве доказе о тој колекцији, што сугерише да је потребна нова физика да би се објаснили мистериозне честице.
Да бисте разумели зашто, важно је знати зашто су ове мистериозне честице тако узнемирујуће за Стандардни модел.
Неутринови су најситније честице о којима знамо; тешко их је открити и готово су безмаси. Они непрекидно пролазе кроз нашу планету - углавном долазе од сунца и ретко се, ако икада, сударају са протонима, неутронима и електронима који чине наша тела и прљавштину испод наших ногу.
Али ултра-високо-енергетски неутрини из дубоког свемира разликују се од њихових рођака са ниском енергијом. Много ређи од неутрина са ниском енергијом, они имају шире „пресеке“, што значи да је вероватније да ће се сударити са другим честицама док пролазе кроз њих. Шансе да се ултра-високоенергетски неутрино чини читавом Земљом нетакнутом су толико ниске да никада не бисте очекивали да ћете то открити. Зато су открића АНИТА била толико изненађујућа: Као да је инструмент два пута освојио лутрију, а затим га је ИцеЦубе освојио још пар пута чим је почео да купује карте.
А физичари знају с колико лутријских карата су морали радити. Многи ултра-високоенергетски космички неутрини потичу из интеракција космичких зрака са космичком позадином микроталасних пећница (ЦМБ), слабом светлуцавом Великог праска. С времена на време, те космичке зраке међусобно делују на ЦМБ на прави начин како би испалиле високоенергетске честице на Земљи. То се назива "флукс", а исто је по целом небу. И АНИТА и ИцеЦубе су већ измерили како изгледа космички неутрински ток на сваки од њихових сензора, а он једноставно не производи довољно високоенергетских неутрина за које бисте очекивали да ће открити неутрино који лети са Земље на било ком детектору чак и једном .
"Ако догађаји које АНИТА открије припадају овој дифузној неутриној компоненти, АНИТА би требала измјерити многе друге догађаје под другим угловима елевације", рекла је Анастасиа Барбано, физичарка са Универзитета у Женеви која ради на ИцеЦубе-у.
Али теоретски би могло постојати ултра-високоенергетски извори неутрина изван протока неба, рекао је Барбано Ливе Сциенце: оне неутринске пушке или космички акцелератори.
"Ако није ствар неутрина насталих интеракцијом космичких зрака ултра-високе енергије са ЦМБ-ом, тада посматрани догађаји могу бити или неутрини произведени од стране појединих космичких акцелератора у одређеном временском интервалу" или неки непознати земаљски извор, Барбано је рекао.
Блажари, активна галактичка језгра, гама зрачења, галаксије звезданог прага, спајања галаксија и магнетизиране и брзо окретне неутронске звезде су добри кандидати за такве врсте акцелератора, рекла је. А знамо да космички неутрински акцелератори постоје у свемиру; у 2018. години ИцеЦубе је пратио високоенергетски неутрино назад до блазара, интензивног млаза честица који долази из активне црне рупе у центру удаљене галаксије.
АНИТА узима само најекстремније високоенергетске неутрине, рекао је Барбано, а ако су честице које лете нагоре биле неутрини потакнути космичким акцелератором из Стандардног модела - највероватније тау неутринови - тада би сноп требао доћи са нижим тушем -енергетске честице које би покренуле ИцеЦубе детекторе ниже енергије.
"Тражили смо догађаје током седам година ИцеЦубе података", рекао је Барбано - догађаје који се подударају са углом и дужином детекција АНИТА, за које бисте очекивали да ћете пронаћи ако постоји значајна батерија космичких неутринских топова који пуцају на Земљу за производњу ових узлазних честица. Али ниједна се није појавила.
Њихови резултати не елиминишу у потпуности могућност извора акцелератора вани. Али они "озбиљно ограничавају" опсег могућности, елиминирајући све најобичније сценарије који укључују космичке акцелераторе и многе мање веродостојне.
"Порука коју желимо да пренесемо јавности јесте да астрофизичко објашњење Стандардног модела не делује без обзира на то како га исечете", рекао је Барбано.
Истраживачи не знају шта следи. Ни АНИТА ни ИцеЦубе нису идеалан детектор за неопходна праћења, рекао је Барбано, остављајући истраживачима врло мало података на којима могу темељити своје претпоставке о тим мистериозним честицама. То је помало као да покушате схватити слику на џиновској слагалици из само неколико комада.
Тренутно се чини да многе могућности одговарају ограниченим подацима, укључујући четврту врсту „стерилног“ неутрина изван стандардног модела и низ теоретизованих врста тамне материје. Било које од ових објашњења било би револуционарно.хјх Али ниједно још није фаворизовано.
"Морамо да сачекамо следећу генерацију неутринских детектора", рекао је Барбано.
