Таинственные сигналы в Антарктиде сбивают с толку ученых, потому что они вообще невозможны

На протяжении почти двух десятилетий учёные запускали в небо над Антарктидой научные приборы на воздушных шарах. Они искали неуловимые частицы, которые пронизывают Вселенную, — нейтрино. Но вместо этого обнаружили нечто, чему нет объяснения. Сигналы, которые они зафиксировали, не вписываются ни в одну из существующих физических моделей. И источник этих сигналов находится подо льдом, откуда они, по всем законам физики, просто не должны появляться.

Охота за частицами-призраками

Эксперимент ANITA начался в 2006 году. Его задача была амбициозна: уловить радиоизлучение от столкновений космических лучей с атмосферой Земли. Учёных интересовали нейтрино — частицы без электрического заряда и с ничтожной массой, которые проходят сквозь планеты, звёзды и галактики, почти не взаимодействуя с материей. Каждую секунду через наше тело проходят миллиарды нейтрино, и мы их не замечаем. Но если их удаётся зафиксировать, они могут рассказать о событиях, происходящих на краю Вселенной.

Приборы ANITA поднимались на высоту около сорока километров над ледяным континентом и смотрели вниз, на лёд. Их антенны улавливали радиосигналы — вспышки, возникающие при взаимодействии нейтрино с веществом. Учёные рассчитывали, что сигналы будут приходить сверху, отражаясь от поверхности. Но в 2016 и 2018 годах произошло нечто неожиданное.

Аномалия, ломающая физику

Вместо привычных сигналов с неба приборы зафиксировали радиоволны, исходящие из-подо льда. Они шли под невероятно крутым углом — около тридцати градусов от горизонта. Это означало, что частицы, породившие эти сигналы, должны были пройти сквозь тысячи километров земной коры, включая ледяной щит и горные породы. При такой траектории любые частицы, известные современной физике, были бы поглощены или рассеяны. Сигнал просто не мог бы достичь детектора. Но он достиг.

Астрофизик Стефани Виссель, работавшая с ANITA, признаётся: «Радиоволны, которые мы обнаружили, были под очень крутыми углами... Это интересная проблема, потому что у нас до сих пор нет объяснения этим аномалиям, но мы знаем, что они, скорее всего, не являются нейтрино».

Проверка на ошибки

Первым делом учёные проверили оборудование и программное обеспечение. Калибровка, механические повреждения, ошибки в расчётах — всё было перепроверено. Затем исследователи обратились к другим детекторам, в том числе к обсерватории Пьера Оже в Аргентине, которая собирает данные о космических лучах уже более пятнадцати лет. И там, к удивлению учёных, подобных сигналов не обнаружили. Это означало, что аномалия не является массовым явлением, но её существование не становится от этого менее загадочным.

Что может стоять за сигналами?

Учёные рассматривают несколько гипотез.

Первая — ошибка в оценке свойства льда. Возможно, радиоизлучение отражается от подповерхностных слоёв особым образом, создавая иллюзию движения снизу вверх. Но пока ни одна модель не подтвердила эту теорию.

Вторая — тёмная материя. Если сигналы действительно исходят откуда-то из недр Земли, возможно, их источником является взаимодействие обычной материи с тёмной материей, о которой мы почти ничего не знаем.

Третья — новые виды частиц, не укладывающиеся в Стандартную модель. Возможно, мы столкнулись с так называемыми стерильными нейтрино или другими формами материи, которые учёные пока не научились регистрировать.

Четвёртая — и самая тревожная — что эти сигналы указывают на существование физических процессов, о которых мы не имеем ни малейшего представления.

Что дальше

После завершения миссии ANITA учёные не остановились. Сейчас разрабатывается новый проект — PUEO. Он будет более чувствительным и сможет с высокой точностью определять направление прихода сигналов. Это позволит либо подтвердить аномалию, либо окончательно исключить ошибку.

«Хотя происхождение этих событий всё ещё неясно, наше исследование показывает, что такие события не наблюдались в эксперименте с длительным сроком экспозиции. Это не указывает на новую физику, а добавляет новую информацию к этой истории», — говорит Виссель.

По её словам, ответ может принести новый детектор: «Я думаю, что какой-то интересный эффект радиоизлучения происходит рядом со льдом, но мы пока не нашли его. Так что сейчас это одна из давних загадок».

Антарктида продолжает хранить тайны. Под её ледяным панцирем, возможно, скрываются не только древние озёра и геологические аномалии, но и ключи к пересмотру наших представлений о Вселенной. Сигналы, которые не должны существовать, молчат. Но их молчание — самый громкий вызов современной науке.