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
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
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.