Хотя нейтрино являются загадочными частицами, они необычайно распространены. Миллиарды нейтрино проходят через ваше тело каждую секунду. Но нейтрино редко взаимодействуют с обычным веществом, поэтому их обнаружение является большой инженерной проблемой. Даже когда мы их обнаруживаем, результаты не всегда имеют смысл. Например, мы недавно обнаружили нейтрино, у которых столько энергии, что мы не знаем, как они создаются.
Детектор нейтрино обычно представляет собой большую камеру, заполненную чистой водой или льдом. Внутри этой камеры очень чувствительные детекторы. Нейтрино не наблюдаются напрямую. Вместо этого нейтринный детектор ждет нейтрино, чтобы врезаться в атом. Когда это происходит, он может создавать заряженные лептоны, такие как электрон, мюон или тауон. Эти заряженные частицы могут также производить свет. Таким образом, обнаруживая свет или лептоны, мы знаем, что нейтрино взаимодействовало с детектором.
Большинство обнаруженных нами нейтрино - это солнечные нейтрино, полученные в результате ядерного синтеза в ядре Солнца. Но такие вещи, как сверхновые и гамма-всплески, также производят нейтрино. Большие усилия были направлены на обнаружение этих экстра-солнечной Нейтрино.
Одним из лучших нейтринных детекторов является нейтринная обсерватория IceCube в Антарктике. Антарктида - прекрасное место для нейтринной обсерватории, потому что ее толстый слой льда отлично поглощает всевозможные рассеянные частицы, такие как космические лучи и гамма-лучи, которые могут испортить ваши чувствительные детекторы. Погребая обсерваторию во льду, мы можем быть уверены, что события, которые мы обнаруживаем, происходят от нейтрино. Обсерватория IceCube несколько раз обнаружила внелочные нейтрино.
Но в Антарктиде есть еще одна нейтринная обсерватория, которая обнаруживает нейтрино совсем другим способом. Известный как Антарктическая Импульсная Переходная Антенна, или ANITAЭто чувствительный радиодетектор, установленный на воздушном шаре. ANITA является радиодетектором, потому что, когда нейтрино высокой энергии сталкиваются с антарктическим льдом, они могут создавать радио свет. Эти нейтрино в сотни раз мощнее, чем обнаруженные IceCube.
когда ANITA обнаружил эти высокоэнергетические нейтрино, это вызвало некоторый переполох, потому что они, казалось, исходили от проходящих нейтрино через Земля до удара антарктического льда. Это то, что вы ожидаете, если какое-то мощное астрофизическое событие создаст поток нейтрино в направлении Земли. Но если это так, то эти нейтрино также будут вызывать события, которые могут быть обнаружены IceCube.
Поэтому IceCube Collaboration искал события обнаружения, которые произошли одновременно с ANITA обнаружения. Они не нашли никаких доказательств для коррелированных событий, что означает, что это происходит не из-за мощного нейтринного события за несколько световых лет. Это странно, потому что это оставляет две возможности: либо ANITA дал ложные срабатывания из-за некоторого недостатка в дизайне, или эти нейтринные события вызваны процессом, который находится за пределами стандартной модели. В рамках стандартной модели физики элементарных частиц нет способа получить нейтрино с такой высокой энергией.
Это лишь небольшой набор событий, поэтому есть основания быть осторожными с результатами. Однако эта последняя работа может намекнуть на новую область физики, которую мы еще не понимаем.
Ссылка: Aartsen, M.G., et al. «Поиск событий IceCube в направлении кандидатов нейтрино ANITA».
