Аномальные нейтрино из глубин космоса: физики недоумевают

Когда физики обнаружили сигналы высокоэнергетических нейтрино, поступающие из космоса от неизвестного источника, то сразу развернули целую кампанию по поиску этих неуловимых частиц.

Изучая данные эксперимента IceCube, накопленные за семь лет охоты на нейтрино, группа исследователей была вынуждена признать, что «обычные» объяснения природы этих странных сигналов выглядят слабыми и ненадежными. От электронов нейтрино отличаются тем, что у них крайне низкая масса и при этом нет заряда. На практике это означает, что нейтрино настолько «нейтральны», что не вступают со взаимодействие с другими частицами. Они возникают во время разрушения атомов в термоядерном огне Солнца, а потому потоки этих микрочастиц проходят сквозь нашу планету каждую секунду. Однако лишь небольшая доля нейтрино пролетает достаточно близко к тому или иному атому, чтобы вызвать заметный отклик.

Так, например, чтобы уловить нейтрино, врезавшийся в молекулу обычной воды, обсерватории IceCube приходится использовать высокочувствительное оборудование, а сама она похоронена во льдах Антарктиды. В течение почти десятка лет система регистрировала сотни столкновений в день, создавая для ученых обширную базу о направлениях и энергиях потоков нейтрино, «омывающих» нашу планету.

Но это не единственная подобная станция. На высоте почти 40 км над Антарктикой, подвешенная на гелиевом воздушном шаре, находится ANITA — антенна NASA, которая фиксирует высокоэнергетические столкновения нейтрино с атомами в атмосфере. И вот тут-то начались первые странности: выяснилось, что в редких случаях нейтрино проникают на Землю не со стороны Солнца, что было бы логично, а с обратной стороны планеты — то есть частицы проходят насквозь всю Землю и лишь затем сталкиваются с атомами в атмосфере.

«Обычно говорят, что нейтрино неуловимы, благодаря их удивительной способности проходить сквозь материю и не взаимодействовать с ней. Однако в случае нейтрино с такой высокой энергией, что мы наблюдали, они превращаются в слонов в посудной лавке и принимаются сталкиваться с чем попало», поясняет астрофизик Алекс Пиззуто.

Так откуда берутся эти сверхмощные нейтрино? Самое простое объяснение — это случайные залетные гости из космоса. Однако частота их обнаружения свидетельствует о том, что на самом деле Землю бомбардирует целый поток подобных частиц. Астрофизики отмечают, что обычно они рождаются при взаимодействиями между космическим излучением и атомными ядрами, после чего магнитное поле какого-нибудь крупного космического объекта запускает их в пространство на огромной скорости как пушка Гаусса.

Результаты новой работы пока доступны лишь на портале arXiv.org. Однако даже сейчас, пока работа еще не прошла рецензирование, существует несколько весьма интересных гипотез об источнике загадочных нейтрино — и некоторые выходят за пределы принятых на сегодняшний день физических моделей.

Одна из них заключается в том, что некие космические «ускорители» разгоняют нейтрино до сверхсветовых скоростей, и современная техника попросту не может уловить их за определенный временной промежуток, даже самый маленький. Кроме того, если уж хочется совсем невероятных гипотез — можно углядеть в этом роль таинственной темной материи или представить себе существование новых, ранее неизвестных высокоэнергетичных частиц, которые мы лишь принимаем за нейтрино. Что из этих гипотез правда — покажет лишь время.