Nincs magyarázat: Rejtélyes rádiójeleket észleltek az Antarktisz jege alól

Az Antarktisz jeges, elhagyatott tájain, ahol a szél süvít és a hideg szinte tapintható, a Penn State Egyetem kutatói egy különleges kísérle...

A Föld leghidegebb helyén a hőmérséklet mínusz 93,2 Celsius-fokra esett

Kamerát küldtek közel száz méterre az Antarktisz fagyott felszíne alá, hogy feltárják a több mint 2 millió éves jeget

Egy 460 kilométer hosszú folyót fedeztek fel az Antarktisz jégpáncélja alatt

Az Antarktisz jeges, elhagyatott tájain, ahol a szél süvít és a hideg szinte tapintható, a Penn State Egyetem kutatói egy különleges kísérlet során váratlan felfedezést tettek.

A léggömbökre szerelt kozmikus részecske detektorokkal a kutatók eredetileg neutrínókat, az univerzum egyik legrejtélyesebb részecskéjét keresték. Ehelyett azonban szokatlan rádióimpulzusokat észleltek, amelyek mintha a jég alól, a föld mélyéről érkeznének. Ezek a "bizarr jelek," - ahogy a kutatók nevezik őket - alapjaiban kérdőjelezik meg a részecskefizika jelenlegi ismereteit, és új részecskék vagy eddig ismeretlen fizikai folyamatok létezésére utalhatnak.

A neutrínók nyomában

A kutatócsoport vezetője, Stephanie Wissel, a fizika, csillagászat és asztrofizika docense szerint a felfedezés teljesen véletlen volt. A csapat az Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) kísérlet keretében neutrínókat próbált detektálni. A neutrínók rendkívül különleges részecskék: elektromos töltésük nincs, tömegük pedig a legkisebb az ismert szubatomi részecskék között.

Ezek a részecskék csillagokból, szupernovákból és más nagy energiájú kozmikus forrásokból származnak, és bár az univerzumban rengeteg van belőlük, alig lépnek kölcsönhatásba más anyagokkal.

"Egy milliárd neutrínó halad át a körmödön minden pillanatban, de ezek a részecskék szinte semmivel sem lépnek kölcsönhatásba," - magyarázta Wissel. Ez a tulajdonságuk teszi őket egyszerre bőséges forrássá és detektálásuk szempontjából óriási kihívássá.

Az ANITA kísérlet különlegessége, hogy a detektorokat léggömbökre szerelték, amelyek 40 kilométer magasan lebegnek az antarktiszi jég felett. A detektorok a jégben létrejövő "jégzuhanyokat" keresik, amelyeket a neutrínók jéggel való kölcsönhatása hoz létre. Ezek a kölcsönhatások rádiójeleket generálnak, amelyeket a detektorok képesek érzékelni. A kutatók azonban valami teljesen mást találtak: olyan rádióimpulzusokat, amelyek nem a várt irányból, hanem a jég alól, meredek, 30 fokos szögben érkeztek.

Rejtélyes jelek a jég alatt

A szokatlan rádióimpulzusok eredetének meghatározása érdekében a kutatók számos számítást végeztek. Az eredmények szerint a jeleknek több ezer kilométernyi szilárd kőzeten kellett volna áthaladniuk, mielőtt elérik az ANITA detektorait. Ez azonban ellentmond a fizika jelenlegi ismereteinek, mivel a kőzetnek el kellett volna nyelnie ezeket a jeleket.

"Ha a számításaink helyesek, ezeknek a jeleknek nem lenne szabad elérniük a detektorainkat," - mondta Wissel.

A kutatók alaposan megvizsgálták az adatokat, összehasonlítva azokat más ismert kozmikus sugarak és légi záporok matematikai modelljeivel, valamint kiterjedt szimulációkat végeztek. Az eredmények egyértelműen azt mutatták, hogy a jelek nem neutrínóktól vagy más ismert részecskéktől származnak. A csapat más kísérletekkel, például az IceCube kísérlettel és a Pierre Auger Obszervatóriummal is egyeztetett, de azok nem regisztráltak hasonló jeleket. Ezért a kutatók "anomáliának" minősítették a felfedezést.

Lehetséges magyarázatok és a jövő

A jelek eredete egyelőre rejtély. Wissel szerint több lehetséges magyarázat is felmerült, például az, hogy a jelek valamilyen eddig ismeretlen rádióhullám-terjedési effektusból származnak, amely a jég és a horizont közelében lép fel. Azonban a csapat eddig nem talált olyan modellt, amely megmagyarázná a jelenséget. Egy másik elmélet szerint a jelek a sötét anyag bizonyítékai lehetnek, de az is elképzelhető, hogy egy teljesen új részecske vagy kölcsönhatás áll a háttérben.

A rejtély megoldása érdekében a kutatók további megfigyeléseket terveznek. Wissel csapata jelenleg egy új, érzékenyebb detektort épít, amelyet PUEO-nak neveztek el. Ez a műszer nagyobb érzékenységgel rendelkezik, és képes lehet több hasonló anomáliát észlelni, ami közelebb vihet a jelenség megértéséhez.

"Izgalmas, hogy amikor a PUEO-val repülünk, jobb érzékenységgel fogunk dolgozni," - mondta Wissel. "Talán végre megérthetjük, mik ezek a jelek."

A felfedezés jelentősége

Bár a kutatók eredetileg neutrínókat kerestek, a váratlan rádiójelek felfedezése új távlatokat nyithat a részecskefizikában. Ha a jelek valóban egy új részecskét vagy fizikai folyamatot jeleznek, az alapjaiban változtathatja meg a standard modellről alkotott képünket.

A standard modell a részecskefizika jelenlegi keretrendszere, amely leírja az ismert részecskéket és kölcsönhatásaikat, de nem ad magyarázatot olyan jelenségekre, mint a sötét anyag vagy a gravitáció. Egy új felfedezés tehát kulcsfontosságú lehet az univerzum mélyebb megértéséhez.

Wissel optimista a jövőt illetően, de hangsúlyozza, hogy a neutrínók detektálása továbbra is izgalmas cél marad.

"Ha neutrínókat észlelnénk, az bizonyos szempontból még izgalmasabb lenne," - tette hozzá.

A kutatók most a PUEO és más kísérletek eredményeire várnak, hogy közelebb kerüljenek a rejtély megoldásához. Addig is az antarktiszi jég alól érkező jelek továbbra is izgalmas kihívást jelentenek a tudományos közösség számára, és talán egy új korszak kezdetét jelzik a részecskefizika történetében. (1)

(1) - https://www.psu.edu/news/research/story/