Ученые не могут объяснить странные радиосигналы из-под льда в Антарктике

Странные радиосигналы из Антарктиды: физики в тупике (и почему это круто)

Представьте: вы летите на воздушном шаре над ледяной пустыней. Внизу — километры льда. Ваша задача — поймать неуловимые частицы из космоса. Вместо этого вы находите сигналы, которые не вписываются ни в одну теорию. Именно это произошло с командой эксперимента ANITA в Антарктиде. И физики до сих пор чешут затылки.

Как охотятся на нейтрино

Нейтрино — это частицы-призраки. Они пролетают сквозь Землю, не оставляя следов. В любую секунду через ваш ноготь проходит миллиард таких частиц. Поймать их можно только случайно — когда нейтрино всё же сталкивается с материей и рождает радиовсплеск.

Эксперимент ANITA использует радиоантенны на высоте 40 км. Антенны смотрят вниз, на лёд. Если нейтрино взаимодействует с ледяной толщей, возникает радиоимпульс. Детекторы его ловят. Всё просто? Не совсем.

В 2016 году команда зафиксировала серию импульсов, которые шли не сверху, а снизу — из-подо льда. Угол падения — 30 градусов. Чтобы попасть в антенну, сигнал должен был пройти через тысячи километров твердой породы. Но горные породы поглощают радиоволны. Как такое возможно?

«Это интересная проблема, потому что мы до сих пор не можем объяснить, что представляют собой эти аномалии», — призналась руководитель исследования Стефани Уиссел.

Почему это не нейтрино

Учёные проверили всё. Сравнили данные с моделями космических лучей. Отфильтровали шум. Сверились с показаниями IceCube (детектор во льду) и обсерватории Пьера Оже. Ничего похожего. Сигналы не соответствуют ни одному известному источнику.

Уиссел говорит: «Моё предположение — какой-то эффект распространения радиоволн у поверхности льда. Но мы проверили несколько вариантов — ничего не подошло».

Личное наблюдение: Недавно я обсуждал это с коллегой-физиком. Он заметил, что такие «странности» часто оказываются либо ошибкой измерений, либо новой физикой. В истории науки второй вариант случается реже, но именно он переворачивает представления.

Три версии аномалии

Команда допускает несколько гипотез:

• Тёмная материя — возможно, её частицы распадаются или сталкиваются в толще льда, рождая радиоволны.
• Новый тип частиц — неизвестные субатомные объекты, которые не вписываются в стандартную модель.
• Эффект распространения — неучтённые свойства льда, создающие ложные сигналы.

Пока ни одна из версий не подтверждена. Но именно такие загадки двигают науку.

Сравнение детекторов: кто лучше?

Что дальше

Новый детектор PUEO запустят через несколько лет. Его чувствительность будет выше, что позволит зарегистрировать больше аномалий. Уиссел говорит: «Мы можем наконец понять, что это. А может, и наткнёмся на настоящие нейтрино — это было бы ещё круче».

Микро-инструкция: как отличить аномалию от шума? Физики используют три правила: 1) Сигнал должен повторяться при независимых измерениях. 2) Он не должен совпадать с известными источниками (радиостанции, молнии). 3) Все известные погрешности должны быть исключены. В случае ANITA все три условия выполнены — поэтому это сенсация.

Резюме от автора: Пока это одна из самых захватывающих загадок физики частиц. Либо мы обнаружили неизвестное свойство льда, либо стоим на пороге открытия новой физики. И то, и другое — огромный шаг вперёд. Ждём PUEO.