Neutrino dị thường từ sâu không gian: các nhà vật lý bối rối

Neutrino dị thường từ sâu không gian: các nhà vật lý bối rối
Neutrino dị thường từ sâu không gian: các nhà vật lý bối rối
Anonim

Khi các nhà vật lý phát hiện ra tín hiệu của neutrino năng lượng cao đến từ không gian từ một nguồn không xác định, họ ngay lập tức phát động toàn bộ chiến dịch để tìm kiếm những hạt khó nắm bắt này.

Bằng cách xem xét dữ liệu từ thí nghiệm IceCube, được tích lũy trong bảy năm săn tìm hạt neutrino, nhóm các nhà nghiên cứu buộc phải thừa nhận rằng những lời giải thích "thông thường" về bản chất của những tín hiệu kỳ lạ này trông yếu ớt và không đáng tin cậy. Neutrino khác với electron ở chỗ chúng có khối lượng cực thấp và do đó không có điện tích. Trong thực tế, điều này có nghĩa là neutrino "trung tính" đến mức chúng không tương tác với các hạt khác. Chúng phát sinh trong quá trình phá hủy các nguyên tử trong ngọn lửa nhiệt hạch của Mặt trời, và do đó các dòng vi hạt này đi qua hành tinh của chúng ta mỗi giây. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ của neutrino di chuyển đủ gần nguyên tử để tạo ra một phản ứng đáng chú ý.

Vì vậy, chẳng hạn, để bắt một hạt neutrino đâm vào một phân tử nước thông thường, đài quan sát IceCube phải sử dụng thiết bị có độ nhạy cao và bản thân nó bị chôn vùi trong lớp băng ở Nam Cực. Trong gần một thập kỷ, hệ thống đã ghi lại hàng trăm vụ va chạm mỗi ngày, tạo cơ sở rộng rãi cho các nhà khoa học về hướng và năng lượng của các luồng neutrino “rửa sạch” hành tinh của chúng ta.

Nhưng đây không phải là trạm duy nhất như vậy. Ở độ cao gần 40 km so với Nam Cực, lơ lửng trong khí cầu heli, là ANITA - ăng ten của NASA, ghi lại các vụ va chạm năng lượng cao của neutrino với các nguyên tử trong khí quyển. Và chính tại đây, những điều kỳ lạ đầu tiên bắt đầu: hóa ra trong một số trường hợp hiếm hoi neutrino xuyên qua Trái đất không phải từ hướng của Mặt trời, điều này theo logic, mà là từ phía bên kia của hành tinh - tức là, các hạt đi qua toàn bộ Trái đất và chỉ sau đó va chạm với các nguyên tử trong khí quyển …

“Người ta thường nói rằng neutrino khó nắm bắt do khả năng tuyệt vời của chúng khi đi qua vật chất và không tương tác với nó. Tuy nhiên, trong trường hợp neutrino có năng lượng cao mà chúng tôi quan sát được, chúng biến thành những con voi trong một cửa hàng đồ sành sứ và bắt đầu va chạm với bất cứ thứ gì,”nhà vật lý thiên văn Alex Pizzuto giải thích.

Vậy những hạt neutrino siêu mạnh này đến từ đâu? Lời giải thích đơn giản nhất là những vị khách ngẫu nhiên đến từ không gian. Tuy nhiên, tần suất phát hiện của chúng chỉ ra rằng trên thực tế Trái đất bị bắn phá bởi toàn bộ dòng hạt như vậy. Các nhà vật lý thiên văn lưu ý rằng chúng thường được sinh ra trong quá trình tương tác giữa bức xạ vũ trụ và hạt nhân nguyên tử, sau đó từ trường của một số vật thể không gian lớn phóng chúng vào không gian với tốc độ lớn như một khẩu đại bác Gauss.

Kết quả của công việc mới vẫn chỉ có trên cổng arXiv.org. Tuy nhiên, ngay cả bây giờ, trong khi công trình vẫn chưa được xem xét lại, vẫn có một số giả thuyết rất thú vị về nguồn gốc của các hạt neutrino bí ẩn - và một số đã vượt ra ngoài giới hạn của các mô hình vật lý được chấp nhận ngày nay.

Một trong số đó là việc một số "máy gia tốc" không gian tăng tốc neutrino lên tốc độ siêu cực đại, và công nghệ hiện đại đơn giản là không thể bắt kịp chúng trong một khoảng thời gian nhất định, dù là nhỏ nhất. Ngoài ra, nếu bạn thực sự muốn có những giả thuyết hoàn toàn đáng kinh ngạc, bạn có thể xem vai trò của vật chất tối bí ẩn trong việc này hoặc tưởng tượng về sự tồn tại của các hạt năng lượng cao mới, chưa được biết đến trước đây, mà chúng ta chỉ lấy neutrino. Giả thuyết nào trong số những giả thuyết này là đúng - chỉ có thời gian mới trả lời được.

Đề xuất: