Nemožné signály z nitra Antarktidy boří fyzikální zákony. Obří záhadu možná vyřešíme už za pár měsíců | Zdroj: PennState

Zdroj: PennState

Nemožné signály z nitra Antarktidy boří fyzikální zákony. Obří záhadu možná vyřešíme už za pár měsíců

  • ANITA zachytila nemožné rádiové pulzy přicházející zdola z antarktického ledu.
  • Jiné klíčové experimenty jako observatoř Auger však tyto anomálie nepotvrdily.
  • Celou záhadu má definitivně rozluštit až nový, citlivější experiment PUEO.

V Antarktidě se odehrává jeden z největších vědeckých rébusů posledních let. Projekt ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) zachytil během několika letů stratosférického balónu sérii rádiových pulzů, které vypadají, jako by přicházely pod extrémně strmými úhly z hloubi antarktického ledu. Podle současného chápání by však žádná známá částice s tak vysokou energií neměla být schopna projít tisíci kilometry zemského tělesa a vyvolat detekovatelný signál.

Problém je v geometrii a útlumu. Pro částice s takto extrémní energií je naše planeta prakticky neprůhledná. Představa, že by něco takového proletělo tisíce kilometrů hornin a ledu, je v přímém rozporu se vším, co známe. Pravděpodobnost, že by to dokázalo i nejprůbojnější známé tau neutrino, je menší než jedna ku milionu.

Záhadné signály z antarktického ledu

Princip detekce ANITA je postaven na tzv. Askaryanově jevu: když ultra-vysokoenergetické neutrino interaguje v ledu, vznikne sprška sekundárních částic, která vysílá krátký, silný rádiový pulz. ANITA je vybavena desítkami duálně polarizovaných antén, které z výšky kolem 40 kilometrů „naslouchají“ těmto pulzům.

ANITA je vybavena desítkami duálně polarizovaných antén
 ANITA je vybavena desítkami duálně polarizovaných antén

Většina detekovaných signálů odpovídá odrazům od povrchu ledu, což je v souladu s očekáváním. Jenže několik anomálních událostí (z letů ANITA-I a III) přicházelo zdánlivě přímo zdola a bez charakteristické inverze polarity, což je zcela proti pravidlům standardního modelu částicové fyziky. Během letu ANITA-IV byly detekovány další čtyři anomální signály blízko horizontu, jejichž původ zůstává nejasný.

Nezávislé týmy z experimentů IceCube a Pierre Auger Observatory se pustily do pečlivého pátrání po obdobných anomáliích ve svých datech. IceCube - obří detektor neutrin zamrzlý hluboko v antarktickém ledu - nenašel žádný signál, který by s anomáliemi ANITA koreloval.

Jiné metody nic nenašly

Největší detektor kosmického záření na světě Pierre Auger Observatory provedl detailní analýzu 15 let dat a nalezl pouze jedinou událost, která je navíc plně slučitelná s běžným pozadím. Pokud by anomálie ANITA byly způsobeny difuzním tokem nových částic, musela by observatoř podle simulací zaznamenat nejméně osm, v některých scénářích dokonce přes 34 takových událostí, což se ovšem nestalo. Je to tedy v „silném rozporu“ s hypotézou, že anomálie způsobuje nějaký nový typ částic.

Většina detekovaných signálů odpovídá odrazům od povrchu ledu
 Většina detekovaných signálů odpovídá odrazům od povrchu ledu

Tím se možnosti vysvětlení radikálně zúžily a na stole zůstávají dvě hlavní možnosti. Buď jde o projev dosud neznámé, velmi „rafinované“ fyziky, která se dokáže vyhnout detekci na Augerově observatoři, nebo o mnohem přízemnější, byť komplexní jev. Tím by mohly být specifické odrazy rádiových vln od skrytých vrstev v antarktickém ledu, které signál pouze napodobují.

Vědecká detektivka tak pokračuje. Zatímco některé glaciologické modely dokážou v laboratoři vysvětlit odraz bez inverze polarity, v reálných podmínkách Antarktidy je jejich výskyt sporný. Exotické teorie, například o temné hmotě nebo supersymetrických částicích, jsou mediálně vděčné, ale experimentální data je zatím nepotvrzují.

Pravdu odhalí PUEO

Všechny zraky se nyní upírají k novému projektu PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), jehož start je plánován na prosinec. PUEO je navržen s řádově vyšší citlivostí, více než dvojnásobným počtem antén oproti ANITA a sofistikovanými metodami digitální filtrace a směrového zaměřování. Pokud PUEO detekuje desítky podobných anomálií, bude to silný argument pro novou fyziku.

Jestliže však najde jen pár událostí a dokáže jejich původ přesně zaměřit na místa se zvláštní strukturou ledu, zvítězí konvenční vysvětlení. I kdyby „anomálie“ zmizely, objev standardních kosmických neutrin, na něž je PUEO také citlivý, by byl sám o sobě epochální. Stephanie Wissel k tomu říká, že i když je záhada lákavá, „detekovat neutrina by v některých ohledech bylo mnohem více vzrušující“.

Ať už se pod antarktickým ledem skrývá klíč k nové fyzice, nebo jen neobvyklá hra rádiových vln a ledu, příběh anomálních signálů je dokonalou ukázkou živé vědy. Od náhodného objevu, přes pečlivé ověřování a eliminaci hypotéz, až po vývoj nové generace technologie. Další kapitola této detektivky se začne psát už za pár měsíců.

Určitě si přečtěte

Články odjinud