W samym sercu lodowego kontynentu, gdzie temperatury spadają do kilkudziesięciu stopni poniżej zera, naukowcy natrafili na zagadkę, której nie potrafią rozwiązać od blisko dwóch dekad. Eksperyment ANITA, balon badawczy unoszący się wysoko nad Antarktydą, zarejestrował dziwne impulsy fal radiowych dochodzące… z dołu.
Zdarzenia te, które miały miejsce w 2006 i 2014 roku, wyglądają jakby strumienie promieniowania kosmicznego wychodziły spod pokrywy lodowej, a nie jak zwykle – spadały z kosmosu na Ziemię. To zjawisko wywróciło do góry nogami nasze rozumienie fizyki cząstek i wciąż pozostaje bez jednoznacznego wyjaśnienia.
ANITA – antena, która wykryła niemożliwe
Projekt ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) został stworzony do wychwytywania ultrawysokoenergetycznych neutrin, cząstek nazywanych „duchami”, które z łatwością przenikają przez materię. Jednak sygnały zarejestrowane przez instrumenty ANITA nie pasują do znanych modeli zachowania neutrin.
Jak mówi astrofizyk Stephanie Wissel z Pennsylvania State University, fale radiowe zostały wykryte pod kątem 30 stopni względem powierzchni lodu – to bardzo stromy kąt, sugerujący, że cząstka musiała przeniknąć przez setki kilometrów skał, zanim wynurzyła się z lodu. Taki tor byłby możliwy jedynie dla niezwykle rzadkiego i trudnego do wychwycenia neutrina tau, ale nawet to wyjaśnienie nie pasuje idealnie do danych.
Supernowe, promienie kosmiczne… i brak odpowiedzi
W 2014 roku jedno z wykryć ANITA zbiegało się z zaobserwowaną supernową – potencjalnym źródłem wysokoenergetycznych neutrin. Ale w przypadku detekcji z 2006 roku nie znaleziono żadnego podobnego zjawiska, co podważa hipotezę o powtarzalności i przewidywalności źródła tych sygnałów.
Dodatkowo, w celu znalezienia potwierdzenia, międzynarodowy zespół naukowców przeanalizował dane z Obserwatorium Pierre Auger w Argentynie, specjalizującego się w badaniu promieni kosmicznych. Przeszukano dane z lat 2004–2018, lecz nie odnaleziono żadnego porównywalnego sygnału, co oznacza, że sygnały ANITA są nie tylko dziwne – są też wyjątkowo rzadkie.
Nowa fizyka czy nieznane zjawisko atmosferyczne?
Wykluczenie neutrin jako przyczyny to krok naprzód, ale niekoniecznie zbliża nas do rozwiązania. W nauce brak potwierdzenia bywa równie ważny, jak sam wynik – ogranicza możliwości i kieruje dalsze badania.
Jednym z najbardziej ekscytujących scenariuszy jest hipoteza, że ANITA mogła zarejestrować sygnał pochodzący od nieznanej cząstki subatomowej, która nie została jeszcze uwzględniona w Modelu Standardowym fizyki. Inna możliwość to efekt propagacji fal radiowych w lodzie, który nie został jeszcze dobrze poznany – szczególnie w warunkach bliskich horyzontowi obserwacyjnemu.
Nadchodzi PUEO – nowa misja nad Antarktydą
Po zakończeniu misji ANITA w 2016 roku, badania nie zostały porzucone. Wkrótce wystartuje nowy balon badawczy – PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations) – zaprojektowany specjalnie z myślą o jeszcze większej czułości i dokładności detekcji.
„Jestem podekscytowana tym, co może przynieść PUEO” – mówi Wissel. „Być może po raz pierwszy zobaczymy więcej takich anomalii. A może w końcu zrozumiemy, czym one są. Może to będą neutrina, a może coś jeszcze bardziej niezwykłego”.
Podsumowanie
Tajemnicze sygnały radiowe zarejestrowane pod lodem Antarktydy pozostają jedną z największych nierozwiązanych zagadek współczesnej astrofizyki. Choć na razie nie potrafimy ich wyjaśnić, naukowcy nie ustają w wysiłkach. Nadchodzące misje, takie jak PUEO, mogą rzucić światło na to zjawisko – być może odkrywając zupełnie nowe prawa fizyki lub istnienie nieznanych dotąd cząstek.
W świecie nauki to właśnie takie zagadki – na pograniczu wiedzy i tajemnicy – często prowadzą do największych odkryć.