Таинственные радиосигналы из-под Антарктиды бросают вызов законам физики частиц

Это может звучать как сюжетный поворот из научно-фантастического романа, но исследователи зафиксировали загадочные радиосигналы, исходящие из-под антарктического льда, которые, похоже, не соответствуют стандартным моделям физики частиц.

Эти необычные сигналы впервые были зарегистрированы почти десять лет назад в ходе специального эксперимента, предназначенного для обнаружения радиоволн, возникающих при столкновении космических лучей с атмосферой.

Необъяснимые аномалии

Необычные радиосигналы впервые были зафиксированы между 2016 и 2018 годами прибором NASA под названием ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), и с тех пор исследователи выдвигали различные гипотезы для их объяснения. Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, предлагает свежий взгляд на эту загадку.

ANITA представляет собой набор из 24 радиоантенн, прикреплённых к воздушному шару NASA, который парит на высоте 40 километров над Антарктидой. Его задача — анализировать космические события, улавливая радиоволны, проникающие в атмосферу. Антарктида была выбрана из-за минимального уровня радиопомех.

Большинство радиоволн, которые улавливает ANITA, обычно приходят сверху. Однако аномальные сигналы, обнаруженные в 2016 и 2018 годах, были иными — они исходили из-под поверхности льда. Это указывало на то, что сигналы прошли сквозь тысячи километров земной коры, прежде чем достигли детектора. Камень должен был поглотить их, но они всё же сохранились.

«Это интересная загадка, потому что у нас до сих пор нет объяснения этим аномалиям. Но мы точно знаем, что они, скорее всего, не являются нейтрино», — говорит Стефани Виссель, доцент физики, участница проекта ANITA.

Почему нейтрино — не ответ?

ANITA специально разработан для обнаружения нейтрино — практически невесомых незаряженных частиц, которые могут проходить сквозь материю, почти не взаимодействуя с ней. Они возникают в высокоэнергетических процессах, таких как солнечные вспышки или взрывы сверхновых.

Хотя их крайне сложно зафиксировать, даже одна такая частица может дать ценную информацию о событиях, произошедших миллионы световых лет от нас. ANITA — один из немногих детекторов, способных улавливать так называемые ледяные ливни — явление, возникающее при взаимодействии нейтрино со льдом.

Когда тау-нейтрино сталкиваются с плотным антарктическим льдом, они порождают вторичную частицу — тау-лептон. Это вызывает всплеск радиоволн особого типа, которые также может регистрировать ANITA. Такие события называются воздушными ливнями. Виссель сравнивает их с «бенгальскими огнями, оставляющими за собой искры».

Однако аномальные сигналы не соответствовали ни одному известному источнику и не походили на типичные взаимодействия нейтрино. Учёные проанализировали данные, сравнили их с математическими моделями и симуляциями, но не смогли найти объяснения.

Перекрёстная проверка и новые вопросы

Исследователи также сверили данные с другими детекторами, такими как IceCube и Обсерватория Пьера Оже, но те не зафиксировали ничего похожего на сигналы ANITA.

Таким образом, наиболее вероятное ранее объяснение — что радиоволны были вызваны нейтрино — было опровергнуто. Феномен вновь назвали «аномальным», и теперь учёные возлагают надежды на новые инструменты. В частности, они рассчитывают, что запуск PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations) поможет пролить свет на эту тайну.