Нова дослідницька робота дає нове пояснення недавнім дивним подіям, що відбулися в Антарктиді - високоенергетичні нейтрино, здавалося б, самі по собі виходять із землі і прямують у небо.
Аномалії відбулися в 2016 і 2018 роках і були виявлені вченими, які шукали космічні промені надвисокої енергії і нейтрино, що приходять з космосу, всі вони відстежувалися масивом радіоантен, прикріплених до повітряної кулі, що плаває приблизно на висоті 35 кілометрів над Південним полюсом.
Нейтрино - це надзвичайно малі частинки, створені різними способами, включаючи зірки і гамма-сплески, що вибухають. Вони знаходяться всюди у Всесвіті і досить малі, щоб без перешкод пройти майже через будь-який об'єкт, який би великий він не був.
Нейтрино малої енергії надзвичайно слабо взаємодіють з речовиною, і тому мають колосальну довжину пробігу в різних речовинах: так, нейтрино з енергією близько 3 - 10 МеВ мають у воді довжину вільного пробігу близько 1018 м (близько ста світлових років), а практично всі типи зірок прозорі для нейтрино. Щосекунди через майданчик на Землі площею в 1 см порожня проходить близько 6 1010 нейтрино, випущених Сонцем, проте їх вплив на речовину практично ніяк не відчувається.
Загадкові події були виявлені вченими в ході експерименту ANITA - це скорочення від антарктичної імпульсної перехідної антени, розпочатого в 2006 році на Південному полюсі.
Двічі вчені ANITA виявляли радіосигнали, що імітують високоенергетичні нейтрино, які, здавалося б, самі по собі піднімаються вгору з-під землі.
Вчені як і раніше спантеличені цією активністю, і досі близько 40 робіт дають абсолютно різні відповіді - імпульси являють собою нейтрино, які безперешкодно пройшли через все ядро Землі і вийшли із землі; імпульси - це давно шукане «четверте» нейтрино, відоме як стерильне нейтрино; у всьому винна таємнича «темна матерія» космосу; або це абсолютно невідомий рубіж фізики частинок і/або астрофізики, який принесе Нобелівську премію.
У Яна Шумейкера, з Вірджинського технологічного наукового коледжу, є інше, більш просте пояснення. У недавній статті, опублікованій в журналі Annals of Glaciology, Шумейкер і кілька його колег стверджують, що аномалії походять не від нейтрино, а просто від незамкнутих відбитків космічних променів надвисокої енергії, які приходять з космосу - їх пропускають верхній шар льоду, а потім відбиваються від глибокого ущільненого снігу, відомого як фірн.
- Ми думаємо, що виною всьому підземний фірн, - каже Ян Шумейкер, додавши, що "фірн - це щось середнє між снігом і льодом. Це ущільнений сніг, який недостатньо щільний, щоб бути льодом. Таким чином, ви можете мати інверсії щільності, з діапазонами, де ви переходите від високої щільності назад до низької щільності, і ті важливі види інтерфейсів, де це відображення може відбутися і може пояснити ці події.
Субльодовикові озера були ще одним міркуванням дослідників для роздумів. Однак ці озера, що знаходяться глибоко під землею, згідно з сучасними дослідженнями, розташовані занадто далеко один від одного і тому не є найбільш ймовірним поясненням.
Але якщо там виявиться набагато більше озер, ніж було відомо раніше, то це відкриття стане великою перемогою для вчених, які вивчають ландшафт і внутрішні райони Антарктиди. Вчені пропонують цілеспрямовано вивчати радіосигнали в тих місцях, де відбувалися аномалії.
«Я нічого про них не знав, але вони дійсно існують», - говорить Ян Шумейкер про субльодовикові озера в Антарктиді.
"В Антарктиді є озера під льодом, і вони мають правильні відбивальні властивості, але вони недостатньо широко поширені. Наша ідея полягає в тому, що частина радіоімпульсу від космічного променя може проникнути глибоко в лід перед відображенням, тому ви можете мати відображення без фазового зрушення. Якщо не перевернути хвилю, то вона дійсно виглядає як нейтрино.
Дослідники кажуть, що коли космічні промені, або нейтрино, проходять через лід з дуже високими енергіями, вони розсіюються на матеріалах всередині льоду, на протонах і електронах, і вони можуть створити хороший сигнал, який вчені можуть бачити.
Проблема в тому, що ці сигнали мають радіоімпульсну характеристику нейтрино, але, мабуть, вони поширюються значно більше, ніж це можливо з урахуванням відомої фізики. Звичайні нейтрино цього не роблять. Але космічні промені при цих енергіях є звичайним явищем, що було помічено багатьма експериментами.