Od niemal dwóch dekad pod lodową czapą Antarktydy skrywa się zagadka, której naukowcy wciąż nie są w stanie rozwiązać. Wydarzenia zarejestrowane przez eksperyment ANITA wstrząsnęły środowiskiem fizyków cząstek i astrofizyków, wywołując spekulacje na temat nieznanych sił natury, nowych cząstek i potencjalnych luk w naszej wiedzy o Wszechświecie. Choć kolejne badania i obserwacje próbują rzucić światło na te osobliwe sygnały, jak na razie nie udało się zidentyfikować stojącego za nimi źródła.
Wszystko zaczęło się w 2006 roku, kiedy balon stratosferyczny Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA), unoszący się nad Antarktydą, rejestrował fale radiowe generowane przez wysokoenergetyczne promienie kosmiczne zderzające się z atmosferą Ziemi. Ku zaskoczeniu zespołu badawczego, urządzenie wychwyciło jednak coś zupełnie innego: krótki impuls fal radiowych, który wydawał się pochodzić nie z nieba, lecz z wnętrza lodowca.
Zjawisko przypominało odwrócony deszcz promieni kosmicznych — jakby cząstki nie spadały z góry, ale wydostawały się z głębi lodu. O ile pojedyncze anomalie mogą być efektem błędu lub rzadkiego zjawiska, podobny sygnał ANITA zarejestrowała ponownie w 2014 roku. Od tego momentu rozpoczęły się intensywne analizy i próby wyjaśnienia tego zjawiska, które trwają do dziś.
Cząstkami najbardziej podejrzewanymi o wywołanie tych impulsów były neutrina tau — niezwykle trudne do wykrycia cząstki subatomowe, które rzadko wchodzą w jakiekolwiek interakcje z materią. Neutrina potrafią swobodnie przelatywać przez całe planety, ale ich zarejestrowanie wymaga wyjątkowych warunków. Problem w tym, że oba impulsy ANITA pojawiły się pod nietypowym kątem — około 30 stopni pod powierzchnią lodu. Aby taki sygnał był wynikiem działania neutrina tau, cząstka musiałaby najpierw przejść przez całą Ziemię i wyłonić się z lodu pod bardzo stromym kątem. Taki scenariusz nie jest niemożliwy, ale według aktualnych modeli fizycznych — skrajnie nieprawdopodobny.
Co więcej, tylko jeden z wykrytych sygnałów — ten z 2014 roku — mógł mieć potencjalne źródło w postaci odległej supernowej, która teoretycznie mogła wytworzyć neutrino o odpowiednich parametrach. Sygnał z 2006 roku nie miał takiego kosmicznego punktu odniesienia. Ta sprzeczność dodatkowo komplikuje interpretację.
W odpowiedzi na te zagadki, międzynarodowy zespół naukowców przeanalizował dane z innego wielkoskalowego detektora — Obserwatorium Pierre Auger w Argentynie, zaprojektowanego do badania wysokoenergetycznych promieni kosmicznych. Badacze przeprowadzili symulacje, które miały sprawdzić, czy podobne sygnały można odnaleźć w danych zgromadzonych w latach 2004–2018. Niestety, ich poszukiwania nie przyniosły żadnych potwierdzeń.
Brak zgodnych obserwacji nie tylko wyklucza neutrina tau jako prawdopodobne źródło impulsów, ale także sprawia, że pytanie o ich rzeczywistą naturę pozostaje bez odpowiedzi. Choć to frustrujące, samo ograniczenie możliwych scenariuszy jest istotnym krokiem na drodze do rozwiązania zagadki.
Naukowcy jednak się nie poddają. Obecnie ich nadzieje koncentrują się na nowej misji: Payload for Ultrahigh Energy Observations (PUEO), będącej następcą ANITA. Dzięki znacznie zwiększonej czułości i nowoczesnym systemom analitycznym PUEO ma szansę nie tylko wykryć kolejne anomalie tego typu, ale także dostarczyć danych, które pozwolą zrozumieć ich pochodzenie.
Astrofizyczka Stephanie Wissel z Pennsylvania State University zwraca uwagę, że być może odpowiedź nie leży w egzotycznych cząstkach, lecz w niewystarczająco zbadanych efektach propagacji fal radiowych w lodzie i przy horyzoncie. Choć dotychczasowe modele takie efekty wykluczały, Wissel pozostaje ostrożną optymistką. Najbliższe lata obserwacji mogą rozstrzygnąć, czy mamy do czynienia z nieznanym zjawiskiem fizycznym, czy po prostu z błędnie zinterpretowaną anomalią.
Źródło: 1