En iyi parçacık fiziği modelimiz, evrendeki tüm tuhaflıkları kontrol altına almaya çalışırken dikişlerde patlıyor. Şimdi, Antarktika'daki bir dizi garip olay sayesinde patlayabileceği her zamankinden daha fazla görünüyor ...
Bu hüküm süren fizik paradigmasının, Standart Model'in ölümü onlarca yıldır tahmin ediliyor. Zaten sahip olduğumuz fizikte sorunlarının ipuçları var. Laboratuvar deneylerinden elde edilen garip sonuçlar, Standart Modelde açıklanan üçün ötesinde hayalet yeni nötrino türlerinin titremesini öneriyor. Ve evren, Standart Modeldeki hiçbir parçacığın açıklayamayacağı karanlık madde ile dolu görünüyor.
Ancak son zamanlarda tantalize edici kanıtlar bir gün bu belirsiz veri zincirlerini birbirine bağlayabilir: 2016'dan bu yana üç kez, ultra yüksek enerjili parçacıklar Antarktika'nın buzundan patladı ve Antarktik Dürtüsel Geçici Anten (ANITA) deneyinde dedektörleri açtı donmuş yüzeyin çok üzerinde bir NASA balonundan sarkan makine.
Live Science'ın 2018'de bildirdiği gibi, bu olaylar - daha sonra gömülü Antarktika nötrino gözlemevi IceCube'de tespit edilen birkaç ek parçacık ile birlikte - herhangi bir Standart Model parçacığının beklenen davranışıyla eşleşmiyor. Parçacıklar ultra yüksek enerjili nötrinolara benziyor. Ancak ultra yüksek enerjili nötrinolar Dünya'dan geçemez. Bu, daha önce hiç görülmemiş başka bir parçacığın kendini soğuk güney gökyüzüne fırlattığını gösteriyor.
Şimdi, yeni bir makalede, IceCube üzerinde çalışan bir fizikçi ekibi, bu parçacıklar için son kalan Standart Model açıklamalarından birinde büyük şüphe uyandırdı: kozmik hızlandırıcılar, uzayda periyodik olarak dünyadaki yoğun nötrino mermilerini ateşleyecek dev nötrino silahları. Kuzey gökyüzümüzde bir yerlerde hiperaktif nötrino silahlarından oluşan bir koleksiyon, gezegenimizin güney ucundan çıkan parçacıkları tespit edebileceğimiz Dünya'ya yeterince patlayabilirdi. Ancak IceCube araştırmacıları, bu koleksiyonun gizemli parçacıkları açıklamak için yeni fiziğe ihtiyaç olduğunu gösteren herhangi bir kanıt bulamadılar.
Nedenini anlamak için, bu gizemli parçacıkların Standart Model için neden bu kadar rahatsız edici olduğunu bilmek önemlidir.
Nötrinolar bildiğimiz en ince parçacıklardır; tespit edilmesi zor ve neredeyse kütlesizdir. Gezegenimizden her zaman geçerler - çoğunlukla güneşten gelirler ve nadiren, eğer varsa, bedenlerimizi ve ayaklarımızın altındaki kiri oluşturan protonlar, nötronlar ve elektronlarla çarpışırlar.
Ancak derin uzaydan gelen ultra yüksek enerjili nötrinolar düşük enerjili kuzenlerinden farklıdır. Düşük enerjili nötrinolardan çok daha nadirdir, daha geniş "kesitleri" vardır, yani diğer parçacıklarla geçtiklerinde daha fazla çarpışmaları daha olasıdır. Ultra yüksek enerjili bir nötrino'nun onu Dünya'ya kadar sağlam hale getirme olasılığı o kadar düşüktür ki bunun gerçekleşmesini asla beklemezsiniz. Bu yüzden ANITA tespitleri çok şaşırtıcıydı: Enstrüman piyangoyu iki kez kazanmış gibiydi ve sonra IceCube bilet almaya başlar başlamaz birkaç kez daha kazanmıştı.
Ve fizikçiler kaç tane piyango bileti ile çalışmak zorunda olduklarını biliyorlar. Birçok ultra yüksek enerjili kozmik nötrino, kozmik ışınların, Büyük Patlama'nın soluk bir gün ışığı olan kozmik mikrodalga arka planı (CMB) ile etkileşimlerinden gelir. Arada bir, bu kozmik ışınlar SPK ile Dünya'da yüksek enerjili parçacıkları ateşlemek için doğru şekilde etkileşir. Buna "akı" denir ve tüm gökyüzünde aynıdır. Hem ANITA hem de IceCube, kozmik nötrino akısının sensörlerinin her birine nasıl benzediğini zaten ölçtüler ve her iki dedektörde de bir dedektörde Dünya'dan dışarı uçan bir nötrino tespit etmeyi bekleyebileceğiniz kadar yüksek enerjili nötrino üretmiyorlar. .
Cenevre Üniversitesi fizikçisi IceCube üzerinde çalışan Anastasia Barbano, "ANITA tarafından tespit edilen olaylar bu dağınık nötrino bileşenine aitse, ANITA diğer yükseklik açılarında başka birçok olayı ölçmüş olmalıydı." Dedi.
Ancak teoride, Barbano Live Science'a verdiği demeçte, gökyüzü çapındaki akının ötesinde ultra yüksek enerjili nötrino kaynakları olabilirdi: bu nötrino silahları veya kozmik hızlandırıcıları.
"Eğer ultra yüksek enerjili kozmik ışınların CMB ile etkileşimi ile üretilen nötrino sorunu değilse, o zaman gözlemlenen olaylar ya belirli bir zaman aralığında bireysel kozmik hızlandırıcıların ürettiği nötrinolar olabilir", Dedi Barbano.
Blazars, aktif galaktik çekirdekler, gama ışını patlamaları, yıldız patlaması galaksileri, galaksi birleşmeleri ve mıknatıslanmış ve hızlı dönen nötron yıldızlarının hepsi bu tür hızlandırıcılara iyi adaylar dedi. Ve biliyoruz ki uzayda kozmik nötrino hızlandırıcıları var; 2018'de IceCube, uzak bir galaksinin merkezindeki aktif bir kara delikten gelen yoğun bir parçacık jeti olan bir blazar'a kadar yüksek enerjili bir nötrino izledi.
ANITA sadece en aşırı yüksek enerjili nötrinoları alıyor, dedi Barbano ve eğer yukarı doğru uçan parçacıklar Standart Modelden kozmik hızlandırıcı ile güçlendirilmiş nötrinolar ise - büyük olasılıkla tau nötrinoları - o zaman ışın daha düşük bir duş almalıydı - IceCube'un düşük enerjili dedektörlerini tetikleyebilecek enerji parçacıkları.
Barbano, "Yedi yıllık IceCube verilerindeki olayları aradık," dedi. Dünyada ateş eden önemli bir kozmik nötrino silahı pili olup olmadığını bulmayı bekleyebileceğiniz ANITA tespitlerinin açısı ve uzunluğuyla eşleşen olaylar. bu parçacıkları üretmek için. Ama hiçbiri ortaya çıkmadı.
Sonuçları, orada bir hızlandırıcı kaynağı olasılığını tamamen ortadan kaldırmaz. Ancak, kozmik hızlandırıcıları ve daha az mantıklı olanları içeren en makul senaryoları ortadan kaldırarak olasılıkları "ciddi şekilde kısıtlarlar".
Barbano, "Kamuya iletmek istediğimiz mesaj, bir Standart Model astrofizik açıklamanın, nasıl dilimlediğinize bakılmaksızın çalışmadığıdır." Dedi.
Araştırmacılar sırada ne olduğunu bilmiyorlar. Ne ANITA ne de IceCube, gerekli takip aramaları için ideal bir dedektör değil, dedi Barbano, araştırmacılara bu gizemli parçacıklar hakkındaki varsayımlarını dayandıracakları çok az veri bıraktı. Biraz parçalı dev bir bilmecenin resmini anlamaya çalışmak gibi.
Şu anda, Standart Model dışındaki dördüncü bir "steril" nötrino türü ve bir dizi teorize karanlık madde türü de dahil olmak üzere birçok olasılık sınırlı verilere uyuyor gibi görünmektedir. Bu açıklamalardan herhangi biri devrimci olacaktır. Hjh Ama henüz hiçbiri kesinlikle desteklenmiyor.
Barbano, "Gelecek nesil nötrino dedektörlerini beklemek zorundayız," dedi.
