Фото: Icecube / NSF
Международная группа ученых зафиксировала аномальные частицы, чье происхождение остается необъяснимым. Об открытии, которое может опровергнуть современные представления о физике частиц, сообщается в препринте, опубликованном в репозитории arXiv.org.
Исследователи обнаружили несколько кандидатов в нейтрино с помощью детекторов на атмосферном зонде ANITA (англ. Antarctic Impulsive Transient Antenna). Два из трех событий, которые интерпретированы как тау-нейтрино, оказались связаны с атмосферным ливнем высокоэнергетических частиц, возникшем при взаимодействии атмосферы Земли с тау-лептонами. Последние вылетели из ядра Земли, с которыми взаимодействовали тау-нейтрино, пришедшие с другой стороны планеты.
Третье возможное нейтрино было найдено во время поиска эффекта Аскарьяна — излучения, возникающего при прохождении частиц с околосветовыми скоростями через вещество Земли. Однако ученые также не исключали, что это событие связано с фоновой радиацией.
Физики протестировали гипотезу, что все зафиксированные нейтрино имели космическое происхождение и возникли в естественных ускорителях (например, блазарах). В таком случае должен был возникнуть вторичный поток низкоэнергетических нейтрино, к которым чувствительны детекторы IceCube, с определенными характеристиками. Были проанализированы данные, собранные подледной нейтринной обсерваторией за семь лет, однако никаких признаков такого потока обнаружено не было.
Впервые высокоэнергетические нейтрино были зафиксированы детекторами IceCube в 2013 году. Считается, что часть этих частиц рождается при взаимодействии космических лучей и материи (либо радиационных полей) в окрестностях естественных космических ускорителей. Другой тип высокоэнергетических нейтрино возникает при взаимодействии космических лучей с космическим микроволновым фоном. Эти частицы проходят через Землю со всех направлений однородным потоком.
По словам ученых, происхождение зафиксированных кандидатов в нейтрино невозможно объяснить в рамках Стандартной модели. В случае однородного потока ANITA должна была фиксировать подобные события под другими углами наблюдения. Не было найдено также возможного нейтринного источника в направлении для кандидата в нейтрино, возникшего в результате предполагаемого эффекта Аскарьяна. Однако эти аномалии могут объясняться новой физикой, которая предполагает наличие аксионной и тяжелой темной материи, стерильных нейтрино и суперсимметрии.
