Что-то странное происходит над замерзшим ландшафтом Антарктиды.
Когда в 2006 году ученые запустили над континентом миссию на научном воздушном шаре под названием «Антарктическая импульсная переходная антенна» (ANITA), космический луч отразился от одного из его инструментов. Это не так уж и странно. Космические лучи летят из глубокого космоса все время, и ANITA может обнаружить их и измерить их энергию. Но в данном случае космический луч пришел не сверху, а снизу. Эта высокоэнергетическая частица вышла изо льда и поднялась вверх через атмосферу. Это не то, что должны делать космические лучи.
Во время другого полета ANITA в 2014 году это случилось снова.
Космические лучи исходят из самых энергичных мест во Вселенной - от сверхновых до бурлящих пастей черных дыр. Увидеть космический луч, исходящий из земли, предполагает, что эта частица прибыла из глубокого космоса и прошла прямо через планету, прежде чем выйти с другой стороны. Однако согласно физике это невозможно.
С космическими лучами, представляющими собой высокоэнергетические протоны и атомные ядра, связано большое поперечное сечение. Другими словами, у них нет проблем во взаимодействии с материей. Если космический луч попадет на Землю, он будет остановлен атмосферой, как пуля, попавшая в шлакоблок. И наоборот, нейтрино имеют очень маленькое поперечное сечение, а это означает, что эти призрачные частицы проносятся сквозь материю, как будто ее там и нет. Нейтрино так слабо взаимодействуют с материей, что триллионы их беспрепятственно проходят через наши тела каждую секунду. Но частицы, обнаруженные ANITA, были не нейтрино, а космическими лучами (как кажется), и они прошли прямо через нашу планету, как будто ее там и не было. Откровенно говоря, эти космические лучи ненормальны.
Теперь исследователи пересмотрели эти события ANITA в исследовании, представленном в сентябре 2018 года, и обнаружили три похожих обнаружения восходящих космических лучей в другом антарктическом эксперименте под названием IceCube, детектор частиц, который похоронен во льду. Они пришли к поразительному выводу: это не обычные космические лучи Стандартной модели; они могут свидетельствовать об экзотической физике.
Экзотическая физика относится к физике, которую мы в настоящее время не понимаем, и ученые называют ее «физикой за пределами Стандартной модели». Стандартная модель - это своего рода книга рецептов, которая сообщает Вселенной, как должны вести себя субатомные частицы (от электронов до фотонов и кварков). Когда в 2012 году Большой адронный коллайдер (БАК) обнаружил бозон Хиггса - частицу, наделяющую материю массой, - Стандартная модель была завершена; теоретическая основа, описывающая все взаимодействия вплоть до субатомных масштабов, была завершена.
Однако возникла проблема. На самом деле их было несколько. Стандартная модель не объясняет, что такое темная материя и темная энергия. Это также не может объяснить, почему большая часть Вселенной состоит из материи, а не из антиматерии. Есть еще вопрос о массе нейтрино - здесь Стандартная модель тоже не справляется. Есть много загадок, которые не могут быть объяснены книгой рецептов Стандартной модели, поэтому физики усердно работают, пытаясь найти доказательства существования книги рецептов, которая управляет вселенной в тенях.
Удивительно, но самые сложные эксперименты на Земле еще не нашли никаких убедительных доказательств существования этого темного царства, хотя ключи к разгадке есть. И, по словам исследователей, изучающих аномалии ANITA и IceCube, эти обнаруженные космические лучи, возможно, открыли окно в физику за пределами Стандартной модели, предоставив доказательства существования частиц, которые выглядят как космические лучи, но не ведут себя как космические лучи.
«[При] консервативной экстраполяции взаимодействий [стандартной модели] нет частицы, которая могла бы распространяться через Землю [] при этих энергиях и углах выхода. Мы изучаем здесь, нужны ли частицы «за пределами Стандартной модели» для объяснения событий ANITA, если они правильно интерпретируются, и делаем вывод, что это так», - пишут исследователи в своем исследовании.
«Суперсимметрия» (или SUSY) - это одна из гипотетических экзотических книг рецептов по физике, которая может помочь объяснить, что происходит. Эта гипотеза предполагает, что все частицы, которые мы знаем и любим, имеют частицы SUSY (также известные как «частицы»). Эти частицы обеспечивают баланс Стандартной модели и могут объяснить некоторые загадки, сбивающие с толку физиков и космологов. Могут ли эти фантомные космические лучи на самом деле быть частицами совершенно другого типа, возникающими в результате суперсимметрии?
Слишком рано говорить, и необходимы дополнительные данные, но мучительно думать, что мы могли случайно увидеть физику за пределами Стандартной модели в самом экстремальном месте на Земле.
Интересно
Частица также известна как суперпартнер. Мы предпочитаем sparticle.