Pod antarktickým ľadom zachytili 13 nečakaných signálov

Vedci pracujúci na Askaryan Radio Array, detektore s anténami umiestnenými približne 200 metrov pod antarktickým ľadom, oznámili výsledok, ktorý ich síce neposunul k neutrínam, no priniesol jasný dôkaz o pôvode 13 zachytených udalostí. Nevyvolali ich "častice duchov", ale vysokoenergetické kozmické lúče.

Neutrína sa detekujú mimoriadne ťažko. Pre svoj zvyk takmer vôbec neinteragovať s hmotou sa im niekedy hovorí aj "častice duchov". Známe sú tým, že reagujú prostredníctvom slabej jadrovej sily a gravitácie. Vedci však vyvinuli viacero spôsobov, ako ich zachytiť. 

Vo vákuu je rýchlosť svetla absolútnym limitom vesmíru. Nič sa nepohne rýchlejšie ako 299 792 kilometrov za sekundu, pretože by si to vyžadovalo nekonečné množstvo energie. To však neznamená, že svetlo nemožno prekročiť v určitom prostredí.

Ak teda častica v takomto prostredí prekročí rýchlosť svetla v danom prostredí, vytvorí záblesk modrého Čerenkovovho žiarenia. Práve to hľadajú detektory neutrín, ako sú IceCube a KM3NeT, v ľade a oceánoch. Problém je, že týmto spôsobom môžu uniknúť neutrína s najvyššou energiou. Keďže sa predpokladajú ako extrémne zriedkavé, ich zachytenie by si vyžadovalo Čerenkovove detektory s dosahom stoviek kubických kilometrov.

Pozrite si video o svetle, ktoré vzniká, keď nabité častice prechádzajú priehľadným prostredím rýchlejšie, než sa v ňom šíri svetlo:

Askaryanovo žiarenie už bolo predtým detekované vo vzduchu z rojov spôsobených kozmickým žiarením a teoretické štúdie ukázali, že by sa dalo detegovať aj v ľade. Kozmické žiarenie sú zvyčajne subatomárne častice (napríklad protóny alebo jadrá atómov).

Počas 208 dní pozorovaní v roku 2019, pri použití jednej z piatich staníc ARA, zaznamenali pod ľadom 13 udalostí neznámeho pôvodu. Po oddelení signálu od potenciálnych zdrojov šumu tím uvádza, že tieto udalosti boli spôsobené vysokoenergetickými kozmickými lúčmi s istotou 5,1 sigma, čo je vo fyzike považované za štandard pre potvrdenie objavu.

Hoci cieľom je detekovať neutrína, nie kozmické žiarenie, oba rádiové signály sa očakávajú ako veľmi podobné. Ak by sa podobné signály podarilo zachytiť hlbšie pod povrchom — tam, kde neutrína preniknú, ale kozmické žiarenie nie — mohla by vzniknúť prvá detekcia neutrín pomocou rádiových vĺn a zároveň metóda hľadania neutrín s najvyššou energiou, aká bola doteraz k dispozícii.