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Los científicos están tratando de resolver un ocultación de una período determinando la identidad de las señales anómalas detectadas desde debajo del hielo en la Antártida.
Las extrañas ondas de radiodifusión surgieron durante una búsqueda de otro aberración inusual: partículas cósmicas de adhesión energía conocidas como neutrinos. Al aparecer a la Tierra desde los confines del cosmos, los neutrinos a menudo se llaman “fantasmales” porque son extremadamente volátiles o vaporosos, y pueden acontecer por cualquier tipo de asunto sin cambiar.
Durante la última período, los investigadores han realizado múltiples experimentos utilizando vastas extensiones de agua y hielo que están diseñadas para apañarse neutrinos, lo que podría arrojar luz sobre misteriosos rayos cósmicos, las partículas más enérgicas del universo. Uno de estos proyectos fue el experimentación de antena transitoria impulsiva antártica de la NASA, o Anita, que voló globos con instrumentos sobre la Antártida entre 2006 y 2016.
Fue durante esta caza que Anita recogió ondas de radiodifusión anómalas que no parecían ser neutrinos.
Las señales vinieron de debajo del horizonte, lo que sugiere que habían pasado a través de miles de millas de roca antaño de aparecer al detector. Pero las ondas de radiodifusión deberían acontecer sido absorbidas por la roca. El equipo de Anita creía que estas señales anómalas no podían interpretar por la comprensión coetáneo de la física de las partículas.
Las observaciones y examen de seguimiento con otros instrumentos, incluido uno recientemente realizado por el Observatorio Pierre Auger en Argentina, no han podido encontrar las mismas señales. Los resultados de la colaboración de Pierre Auger se publicaron en la revista Physical Review Letters en marzo.
El origen de las señales anómalas sigue sin estar clara, dijo la coautora del estudio Stephanie Wissel, profesora asociada de física, astronomía y astrofísica en la Universidad Estatal de Pensilvania.
“Nuestro nuevo estudio indica que tales (señales) no han sido vistas por un experimentación … como el Observatorio Pierre Auger”, dijo Wissel. “Por lo tanto, no indica que hay una nueva física, sino más información para adicionar a la historia”.
Los detectores más grandes y más sensibles pueden resolver el ocultación o, en última instancia, probar si las señales anómalas fueron una casualidad, mientras continúan la búsqueda de neutrinos enigmáticos y sus fuentes, dicen los científicos.
La búsqueda de neutrinos
La detección de neutrinos en la Tierra permite a los investigadores rastrearlos a sus fuentes, que los científicos creen que son principalmente rayos cósmicos que golpean la medio de nuestro planeta.
Las partículas más enérgicas en el universo, los rayos cósmicos se forman principalmente de protones o núcleos atómicos, y se desatan en todo el universo porque lo que los produce es un acelerador de partículas tan poderoso que enana las capacidades del gran colider de los hadrones. Los neutrinos podrían ayudar a los astrónomos a comprender mejor los rayos cósmicos y lo que los gancho a través del cosmos.
Pero los neutrinos son difíciles de encontrar porque casi no tienen masa y pueden acontecer por los entornos más extremos, como estrellas y galaxias enteras, sin cambios. Sin secuestro, interactúan con agua y hielo.
Anita fue diseñado para apañarse los neutrinos de energía más altos en el universo, con energías más altas que aún detectadas, dijo Justin Vandenbroucke, profesor asociado de física en la Universidad de Wisconsin, Madison. Las antenas de radiodifusión del experimentación buscan un pulso corto de ondas de radiodifusión producidas cuando un neutrino choca con un átomo en el hielo meridional, lo que lleva a una tormenta de partículas de beocio energía, dijo.
Durante sus vuelos, Anita encontró fuentes de partículas de adhesión energía que provenían del hielo, una especie de tormenta al revés de los rayos cósmicos. El detector igualmente es sensible a los rayos cósmicos de Ultrahigh Energy que lloven en la Tierra y crean una arranque de radiodifusión que actúa como un haz de linterna de ondas de radiodifusión.
Cuando Anita observa un centella cósmico, el haz de la linterna es en realidad una arranque de radiodifusión onda una billonésima parte de un segundo abundante que se puede asignar como una ola para mostrar cómo se refleja en el hielo.
Una anomalía en los datos
Dos veces en sus datos de los vuelos de Anita, el equipo diferente del experimentación vio señales que aparecían a través del hielo en un ángulo mucho más agudo que nunca por los modelos, lo que hace que sea irrealizable rastrear las señales a sus fuentes originales.
“Las ondas de radiodifusión que detectamos hace casi una período estaban en ángulo en realidad empinado, como 30 grados debajo de la superficie del hielo”, dijo Wissel.
Los neutrinos pueden alucinar a través de una gran cantidad de materia, pero no en la tierra, dijo Vandenbroucke.
“Se paciencia que lleguen desde un poco por debajo del horizonte, donde no hay mucha tierra para que sean absorbidos”, escribió en un correo electrónico. “Los eventos anómalos de Anita son intrigantes porque parecen provenir muy por debajo del horizonte, por lo que los neutrinos tendrían que alucinar por gran parte de la tierra. Esto no es posible de acuerdo con el maniquí en serie de física de partículas”.
Los instrumentos de Anita fueron diseñados para detectar ondas de radiodifusión de rayos cósmicos que alcanzan la medio. – Stephanie Wissel/Penn State
La colaboración de Pierre Auger, que incluye cientos de científicos en todo el mundo, analizó más de una período de datos para tratar de comprender las señales anómalas detectadas por Anita.
El equipo igualmente usó su observatorio para tratar de encontrar las mismas señales. El Observatorio Auger es un detector híbrido que utiliza dos métodos para encontrar y estudiar rayos cósmicos. Un método se cimiento en encontrar partículas de adhesión energía a medida que interactúan con el agua en los tanques en la superficie de la Tierra, y el otro rastrea las posibles interacciones con la luz ultravioleta adhesión en la medio de nuestro planeta.
“El Observatorio de Auger utiliza una técnica muy diferente para observar duchas de brisa de rayos cósmicos de energía exaltado adhesión, utilizando el brillo secundario de las partículas cargadas a medida que atraviesan la medio para determinar la dirección del centella cósmico que lo inició”, dijo Peter Gorham, profesor de física en la Universidad de Hawaii en Mānoa. “Al usar simulaciones por computadora de cómo se vería una tormenta de partículas así si se hubiera comportado como los eventos anómalos de Anita, pueden crear un tipo de plantilla para eventos similares y luego apañarse sus datos para ver si aparece poco así”.
Gorham, que no participó en la nueva investigación, diseñó el experimentación Anita y ha realizado otras investigaciones para comprender más sobre las señales anómalas.
Mientras que el Observatorio Auger fue diseñado para calibrar las duchas de partículas a la pérdida producidas en la medio por los rayos cósmicos de Ultrahigh-Energy, el equipo rediseñó su examen de datos para apañarse duchas de brisa ascendentes, dijo Vandenbroucke. Vandenbroucke no trabajó en el nuevo estudio, pero lo revisó antaño de la publicación.
“Auger tiene un dominio de colección enorme para tales eventos, más grandes que Anita”, dijo. “Si los eventos anómalos de Anita son producidos por cualquier partícula que delirio por la tierra y luego produzca duchas alrededor de hacia lo alto, entonces Auger debería acontecer detectado muchas de ellas, y no lo hizo”.
Un estudio de seguimiento separado que utiliza el experimentación de IceCube, que tiene sensores incrustados en el hielo meridional, igualmente buscó las señales anómalas.
“Oportuno a que ICECube es muy sensible, si los eventos anómalos de Anita fueran neutrinos, entonces los habríamos detectado”, escribió Vandenbroucke, quien sirvió como Colead de las fuentes de neutrinos de IceCube Group entre 2019 y 2022.
“Es un problema interesante porque en ingenuidad no tenemos una explicación de cuáles son esas anomalías, pero lo que sí sabemos es que probablemente no representan neutrinos”, dijo Wissel.
Por extraño que parezca, un tipo diferente de neutrino, llamado neutrino tau, es una hipótesis que algunos científicos han presentado como la causa de las señales anómalas.
Los neutrinos tau pueden regenerarse. Cuando se descomponen en altas energías, producen otro neutrino tau, así como una partícula indicación Tau Lepton, similar a un electrón, pero mucho más pesado.
Pero lo que hace que el marco de neutrinos tau sea muy poco probable es la inclinación del ángulo conectado a la señal, dijo Wissel.
“Esperas que todos estos neutrinos Tau estén muy, muy cerca del horizonte, como tal vez de uno a cinco grados debajo del horizonte”, dijo Wissel. “Estos son 30 grados debajo del horizonte. Hay demasiado material. En realidad perderían sobrado energía y no serían detectables”.
El futuro de la detección
Al final del día, Gorham y los otros científicos no tienen idea de cuál es el origen de los eventos insólito de Anita. Hasta ahora, no hay interpretaciones que coincidan con las señales, que es lo que sigue atrayendo a los científicos para tratar de resolver el ocultación. Sin secuestro, la respuesta puede estar a la presencia.
Wissel igualmente está trabajando en un nuevo detector, la carga útil de las observaciones de energía exaltado adhesión o PUEO, que volará sobre la Antártida durante un mes a partir de diciembre. Más extenso y 10 veces más sensible que Anita, PUEO podría revelar más información sobre lo que está causando las señales anómalas detectadas por Anita, dijo Wissel.
El experimentación Anita voló cuatro veces entre 2006 y 2016. – Stephanie Wissel/Penn State
“En este momento, es uno de estos misterios de larga data”, dijo Wissel. “Estoy emocionado de que cuando volemos PUEO, tendremos una mejor sensibilidad. En principio, deberíamos poder comprender mejor estas anomalías, lo que contribuirá en gran medida a comprender nuestros referencias y, en última instancia, detectar neutrinos en el futuro”.
Gorham dijo que Peo, un siglas que hace remisión al búho hawaiano, debería tener la sensibilidad para capturar muchas señales anómalas y ayudar a los científicos a encontrar una respuesta.
“A veces solo tienes que retornar al tablero de dibujo y en realidad descubrir cuáles son estas cosas”, dijo Wissel. “El marco más probable es que es una física mundana que se puede explicar, pero estamos tocando todas las puertas para tratar de descubrir cuáles son”.
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