عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.
يوضح التوضيح إشارة غريبة في أفق أنتاركتيكا. | الائتمان: روبرت ليا (تم إنشاؤه مع كانفا)
اكتشف كاشف الجسيمات الكوني مجموعة من الإشارات الراديوية الغريبة من الجليد في أنتاركتيكا التي تتحدى حاليًا التفسير. يقول العلماء إن النتائج يمكن أن تلمح إلى وجود جزيئات جديدة ، أو التفاعلات بين الجسيمات غير المعروفة حاليًا للفيزياء.
تم التقاط نبضات راديو الغموض على بعد حوالي 25 ميلًا (40 كيلومترًا) فوق الأرض بواسطة تجربة الهوائي العابرة للانتهاك في أنتاركتيكا (Anita). أنيتا هي سلسلة من الأدوات التي تطفو على القارة القطبية الجنوبية ، التي يحملها بالونات بهدف اكتشاف النيوتريونات الكونية عالية الطاقة (UHE) وأشعة كونية أخرى أثناء وجودها من الأرض من الفضاء.
عادةً ما تلتقط أنيتا الإشارات عندما تنعكس على جليد أنتاركتيكا ، لكن هذه النبضات كانت مختلفة ، قادمة من أسفل الأفق في اتجاه لا يمكن تفسيره حاليًا بواسطة فيزياء الجسيمات.
وقالت عضو فريق أنيتا وباحثة جامعة ولاية بنسلفانيا ستيفاني ويسل في بيان “إنها مشكلة مثيرة للاهتمام ، لأننا لا نزال لا نمتلك في الواقع تفسيرًا لماهية الحالات الشاذة”. “ما نعرفه هو أنهم على الأرجح لا يمثلون النيوتريونات.”
كانت موجات الراديو التي اكتشفتها أنيتا موجهة بزوايا شديدة الانحدار ، 30 درجة تحت سطح الجليد.
هذا يعني أن الإشارة كان عليها أن تمر عبر آلاف الأميال من الصخور قبل الوصول إلى أنيتا. كان ينبغي أن يؤدي ذلك إلى تفاعلات تركت نبضات الراديو باهتة للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها ، ولكن من الواضح أن هذا لم يحدث هنا.
أنيتا تحصل على تلميح من شبح كوني جديد
المشتبه به الواضح على الفور لهذه الإشارة هو النيوترونات. بعد كل شيء ، هو توقيع هذه الجسيمات التي تم تصميم أنيتا لالتقاطها. تُعرف النيوتريونات بشكل غير رسمي باسم “جزيئات الأشباح” بسبب حقيقة أنها لا تحمل أي رسوم وهي بلا كتلة تقريبًا.
وهكذا ، حيث تتدفق النيوتريونات-وكذلك الجزيئات الأكثر وفرة في الكون-عبر الكون بسرعات قريبة من الضوء بعد إطلاقها من خلال الأحداث الكونية القوية ، يمكنها “الطور” من خلال المادة ، بالكاد تتفاعل.
هذا يعني أنهم يظلون دون تغيير بعد اجتياز العديد من السنوات الضوئية ، مما يجعلهم “رسل” لا يصدق يمكنهم تعليم العلماء عن الأحداث التي أطلقتهم. ومع ذلك ، فإن هذه الطبيعة الشبحية تجعل النيوتريونات صعبة للغاية.
وقال ويسيل: “لديك مليار نيوتريونات تمر عبر الصورة المصغرة في أي لحظة ، لكن النيوتريونات لا تتفاعل حقًا”. “لذلك ، هذه هي مشكلة السيف ذات الحدين. إذا اكتشفناها ، فهذا يعني أنهم سافروا طوال هذا الطريق دون التفاعل مع أي شيء آخر. يمكننا اكتشاف النيوترينو القادم من حافة الكون الملحوظ.”
تستخدم تجربة الهوائي العابر الاندفاع في أنتاركتيكي (Anita) بالونات لحمل أدوات حساسة عالية فوق الجليد في أنتاركتيكا. | الائتمان: ستيفاني ويسيل / ولاية بنسلفانيا
لحسن الحظ ، حتى أن اصطياد النيوترينو واحد أثناء مروره عبر الأرض يمكن أن يكشف عن ثروة من المعلومات.
لذلك ، فإن تصميم تجارب متطورة ونقلهم إلى مناطق نائية من الأرض أو وضعها في عمق الأرض على أمل خرق شبح كوني يستحق الجهد لعلماء مثل Wissel.
وقال ويسيل: “نستخدم أجهزة الكشف عن الراديو لمحاولة بناء التلسكوبات النيوترينو الكبيرة حقًا حتى نتمكن من متابعة معدل الحدث المتوقع منخفضًا للغاية”.
مثل هذه الأداة ، تطفو أنيتا على بعد 25 ميلًا على جليد أنتاركتيكا ، بعيدًا عن إمكانية وجود إشارات أخرى متداخلة ، وتلتئر عن ما يسمى “الاستحمام الجليدي”.
“نشير الهوائيات لدينا إلى أسفل في الجليد ونبحث عن النيوتريونات التي تتفاعل في الجليد ، مما ينتج عن انبعاثات الراديو التي يمكننا بعد ذلك أن نشعر بها على أجهزة الكشف لدينا” ، تابع ويسيل.
توضيح لحدث كوني القوي النيوترونات في الأرض. | الائتمان: ICECube/NASA
تحدث هذه الاستحمام الجليدية بسبب “نكهة” معينة من النيوترينو تسمى Tau Neutrinos ، والتي تضرب الجليد والتفاعل لإنشاء جسيم ابنة يسمى Tau Lepton. هذا يتحلل بسرعة إلى “دش الهواء” الذي يحتوي على جزيئات مكونة أصغر.
يكشف التمييز بين دش الهواء والاستحمام الجليدي عن خصائص الجسيم المتفاعل الأولي وأصل هذا الجسيم. يقارن Wissel الاستراتيجية لاستخدام زاوية الكرة المرتدة لتتبعها إلى مسارها الأولي.
ومع ذلك ، نظرًا لأن زاوية هذه الإشارات المكتشفة حديثًا أكثر حدة مما تسمح به النماذج الحالية للفيزياء ، فإن عملية التراجع غير ممكنة في هذه الحالة.
والأمر الأكثر إرباكًا ، لم يكتشف كاشفات النيوترينو الأخرى مثل تجربة Icecube ومرصد بيير أوجر أي شيء يمكن أن يفسر هذه الإشارات والاستحمام الجوي الموجهة نحو التصاعدي.
وبالتالي ، أعلن باحثو أنيتا أن الإشارات “شاذة” ، وحددوا أنهم لم يكونوا نتيجة للنيوتريونات. وبالتالي ، يمكن أن تكون الإشارات تدل على شيء جديد ، وربما حتى تلميحًا من المادة المظلمة ، “الأشياء الكونية” الغامضة التي تمثل حوالي 85 ٪ من محتوى المادة في الكون.
القصص ذات الصلة:
-يكتشف العلماء جسيم الأشباح أعلى طاقة على الإطلاق-من أين أتى؟
– النيوتريونات المراوغة التي اشتعلت تتدفق من ثقب أسود مخبأ في الغبار
– أعظم الاكتشافات الفلكية خلال السنوات الـ 25 الماضية
قد تضطر الإجابات الإضافية إلى انتظار “الشيء الكبير التالي” في اكتشاف النيوترينو ، وهو الحمولة الأكبر والأكثر حساسية لأداة ملاحظات الطاقة الفائقة (PUEO) ، التي يتم تطويرها حاليًا من قبل ولاية بنسلفانيا.
وقال ويسيل: “أظن أن بعض تأثير الانتشار الراديوي المثير للاهتمام يحدث بالقرب من الجليد وأيضًا بالقرب من الأفق الذي لا أفهمه تمامًا ، لكننا بالتأكيد اكتشفنا العديد من هؤلاء ، ولم نتمكن من العثور على أي من هؤلاء أيضًا”. “إذن ، إنها واحدة من هذه الألغاز الطويلة الأمد ، وأنا متحمس لأنه عندما نطير بويو ، سنحصل على حساسية أفضل.
“من حيث المبدأ ، يجب أن نلتقط المزيد من الحالات الشاذة ، وربما سنفهم فعليًا ما هي عليه. قد نكتشف أيضًا النيوتريونات ، والتي ستكون في بعض النواحي أكثر إثارة.”
تم نشر بحث الفريق عبر الإنترنت في مارس في خطابات المجلة المادية للمراجعة.