Письмо ректору

  Телефонный   справочник

    Электронная     почта

  Министерство науки и высшего образования РФ
5-100.png Программа повышения конкурентоспособности
Противодействие коррупции
Наука и образование против террора
Диссертационные советы
Российский студенческий центр
Социальный навигатор
Оформление социальной студенческой карты
Study in Russia
NEVOD.png Уникальная научная установка НЕВОД
TEMP.png Турнир «ТеМП 2018»
50x75.png Международная олимпиада для студентов
Олимпиада «Я - профи»
eend_fond.png Эндаумент-фонд НИЯУ МИФИ



Физики из России и США нашли в Антарктиде следы «нового типа» нейтрино

02.08.2018

Уникальные «воздушные шары», летающие над Антарктикой, помогли российским и зарубежным ученым найти потенциальные следы так называемых «стерильных» нейтрино. Их выводы были представлены в статье, принятой к публикации в журнале Physical Review Letters.

«Некоторые теоретики предполагают, что подобные необычные черты сигнала можно объяснить тем, что он был порожден стерильными нейтрино — абсолютно нейтральными частицами, выходящими за пределы Стандартной модели физики. Пока об этом сказать сложно, так как у нас есть всего два события такого рода, но мы постараемся найти и другие сигналы», — заявил Пол Горхэм (Paul Gorham) из университета Гавайских островов в Маноа (США).

Континент-телескоп

Раз в несколько лет ученые из университета Гавайев, НАСА, НИЯУ МИФИ и многих других научных центров мира отправляются в необычные экспедиции на станцию Мак-Мёрдо у южного полюса Земли. Они запускают в холодный полярный воздух аэростаты, начиненные особыми радиоприемниками, и отдают их на волю ветров на последующие несколько недель.

Эти «воздушные шары», проект ANITA, помогают ученым искать так называемые нейтрино сверхвысоких энергий. Они представляют собой следы самых мощных взрывов и катаклизмов Вселенной, происходящих в центрах галактик, окрестностях сверхмассивных черных дыр и других уголках мироздания. Об их природе астрономы продолжают спорить и по сей день.

Очень низкая вероятность регистрации этих частиц заставила физиков превратить всю Антарктику в гигантский детектор подобных нейтрино, пользуясь эффектом, который был предсказан в 1962 году советским физиком Гургеном Аскарьяном. Он заметил, что подобные частицы будут двигаться быстрее скорости света при попадании в лед, в результате чего они будут «тормозить», вырабатывая пучки радиоволн по мере движения через толщу ледника.

Как рассказывает Горхэм, первые две подобных экспедиции завершились относительной неудачей – ученым не удалось зафиксировать следов нейтрино сверхвысоких энергий, хотя они и "поймали" несколько десятков других космических лучей.

Третий полет шаров ANITA состоялся в декабре-январе 2015 года. На этот раз, как показал анализ собранных ими данных, им удалось зафиксировать одно крайне странное событие, которое очень сложно объяснить в рамках общепринятых представлений о поведении нейтрино сверхвысоких энергий.

Космическая загадка

Дело в том, что радиосигнал, возникший в результате «торможения» нейтрино внутри толщи льда Антарктики, указывал на то, что породившая его частица двигалась не со стороны космоса и открытого неба, а из недр Земли.

Иными словами, данные говорили о том, что нейтрино прошло через всю толщу Земли, проникло внутрь льда и породило рой заряженных частиц. В этом, как объясняет Горхэм, нет ничего необычного – подобным образом через Землю каждую секунду проходит бесчисленное множество нейтрино.

С другой стороны, радиоволны, порожденные этой частицей, обладали крайне необычной поляризацией. По словам физиков, они были больше похожи на пучки электромагнитного излучения, порожденные космическими лучами в атмосфере Земли, чем на следы «подземных» нейтрино.

Пытаясь понять, что могло породить подобные сигналы, ученые еще раз проанализировали данные, собранные в ходе первых двух экспедиций. Оказалось, что во время первого полета детекторы ANITA зафиксировали еще один похожий сигнал, что заставило ученых серьезно отнестись к этой «аномалии».

Призрак «новой физики»

Сравнивая их свойства, Горхэм и его коллеги пришли к выводу, что их породили не «атмосферные» космические лучи, а «подземные» таоны — сверхтяжелые «кузены» электронов, возникшие в толще льда в результате торможения тау-нейтрино.

Подобная идея, в свою очередь, поставила перед учеными новую загадку. Тау-нейтрино просто не должны порождать достаточно большие пучки таонов, движущиеся под тем углом, на который указывали аномальные пучки радиоволн, пойманные ANITA в 2007 и 2015 годах.

Это, соответственно, говорит о двух возможных нарушениях Стандартной модели. С одной стороны, тау-нейтрино высоких энергий могут вести себя не так, как предсказывают ее постулаты, слабее взаимодействия с материей, чем на то указывает теория. В таком случае эти частицы могли породить вспышки сверхновых или гамма-всплески.

С другой стороны, их прародителем может выступать не космический катаклизм, следы которого найти пока не удалось, а "стерильные" нейтрино, еще не открытый четвертый тип этих элементарных частиц. Они должны обладать чрезвычайно большой массой по сравнению с "обычными" нейтрино и не взаимодействовать другой материей никаким образом, кроме как при помощи сил притяжения.

Их существование можно обосновать, минимально поменяв архитектуру Стандартной модели, и их поисками сегодня занимаются десятки детекторов и сотни научных групп. Дальнейшие наблюдения и открытия новых аномальных сигналов на ANITA, как надеется Горхэм, помогут понять, так ли это или нет.

РИА Новости


Возврат к списку