ASPACE-Q
The Astrophysics, Space Exploration and Quantum Computing Group
ASPACE-Q
The Astrophysics, Space Exploration and Quantum Computing Group
de drd. Alice Păun
ANITA (ANtarctic Impulsive Transient Antenna) este un instrument aflat la bordul unui balon cu aer cald, optimizat pentru a detecta emisii radio polarizate provenite de la componenta electromagnetică a cascadelor de raze cosmice care se formează în atmosferă. ANITA poate detecta aceste emisii ori reflectate de pe suprafața ghețarilor, ori în mod direct, fără a fi reflectate, provenind de la evenimente descendente din apropierea liniei orizontului. Cele două cazuri de semnale pot fi ușor diferențiate datorită inversiei fazei atunci când unda este reflectată. Două dintre zborurile experimentului, ANITA-I și ANITA-III, au detectat două evenimente ascendente atipice (27.4° și 35° sub linia orizontului), cu un comportament corespunzător semnalelor directe, deși ajung la detector la unghiuri ce corespund semnalelor reflectate.
Pornind de la articolul din 2016 al Colaborării ANITA, observarea acestor evenimente atipice și explicațiile vagi ale originii acestor semnale oferite în articole au condus la interpretări extrem de creative, dar eronate din partea jurnaliștilor, creând confuzie în rândul publicului larg. Cele mai multe dintre știri susțin că cercetătorii au obținut informații ce dovedesc existența unui anti-Univers, univers paralel identic cu al nostru, dar în care timpul curge invers, iar momentul Big Bang-ului este, de fapt, sfârșitul, și nu începutul, cum se întâmplă în universul nostru.
În urma acestei descoperiri, în comunitatea științifică au apărut numeroase scenarii cu interpretări atât în cadrul Modelului Standard (SM), cât și în afara acestuia (BSM). Una dintre cele mai promițătoare strategii din cadrul SM consideră neutrinii care trec “tangențial” prin Pământ (parcurg o distanță mai mică prin Pământ până la ieșire), producând leptoni încărcați din punct de vedere electric, care nu pierd foarte multă energie până la ieșire, astfel încât să poată iniția cascadele de particule observate de ANITA. Particula care se pliază pe acest model cu cea mai mare probabilitate este neutrinul tauonic (ντ), care produce leptoni τ prin interacția cu nucleonii. Ținând cont de energiile mari ale celor două evenimente observate, motivul pentru care se consideră doar neutrinii care trec tangențial prin Pământ se poate explica prin faptul că, odată cu creșterea energiei neutrinilor, crește și secțiunea eficace (probabilitatea) de interacție a acestora cu materia, astfel încât pentru energii mai mari de 10⁸ GeV, Pământul devine un mediu opac pentru neutrini. Mai exact, deși au reputația de particule-fantomă ale Universului (pentru că au mase apropiate de zero și nu prea interacționează cu materia, propagându-se pe distanțe foarte lungi fără să fie influențați), odată cu creșterea energiei, aceștia nu mai pot trece nestingheriți prin orice mediu, ci au o probabilitate mai mare să interacționeze și să se facă “văzuți”.
Cercetătorii au investigat și scenarii mai îndrăznețe ce prezintă interpretări din afara Modelului Standard ale celor două semnale atipice. Folosind abordări ce vizează particule din afara modelului standard (BSM), modelele propuse se pot împărți în trei categorii:
1. Neutrini de origine astrofizică ce interacționează în interiorul Pământului și sunt convertiți în particule BSM care se propagă prin materie până la „reconvertirea” într-o particulă din SM capabilă să inițieze o cascadă electromagnetică precum cea observată cu ANITA. ( https://arxiv.org/abs/1809.09615 )
2. Materia Întunecată „acumulată” în interiorul Pământului se dezintegrează, generează particule BSM care se convertesc în particule SM în apropierea suprafeței ghețarului, inducând cascade electromagnetice ascendente.
3. Neutrini sterili proveniți din dezintegrarea Materiei Întunecate se propagă pe distanțe lungi în interiorul Pământului, generând cascade de leptoni τ prin interacții cu nucleonii din vecinătatea suprafeței Pământului, aceștia producând cascade electromagnetice la suprafața Pământului (https://arxiv.org/abs/1803.11554 , https://doi.org/10.1103/PhysRevD.99.095014).
Într-adevăr, până la momentul actual, cercetătorii nu au reușit să ofere dovezi clare pentru un scenariu care să explice aceste două evenimente ascendente de energii înalte în conformitate cu constrângerile Modelului Standard și, deși niciunul din scenariile BSM propuse nu este în prezent confirmat, o astfel de descoperire ar aduce implicații majore în fizica fundamentală și ne-ar putea proiecta cu un pas mai aproape de a înțelege Materia Întunecată care, împreună cu Energia Întunecată, constituie aproximativ 95% din Univers, doar 5% reprezentând materia pe care o cunoaștem. Așadar, chiar dacă nu există încă o explicație solidă pentru aceste anomalii, presupusele dovezi ale unui Univers paralel sunt departe de a fi soluția acestui puzzle.
