Chociaż neutrina są tajemniczymi cząsteczkami, są niezwykle powszechne. Miliardy neutrin przechodzą przez twoje ciało co sekundę. Ale neutrina rzadko wchodzą w interakcje z regularną materią, więc ich wykrycie jest dużym wyzwaniem inżynieryjnym. Nawet gdy je wykrywamy, wyniki nie zawsze mają sens. Na przykład niedawno wykryliśmy neutrina, które mają tyle energii, że nie mamy pojęcia, jak są tworzone.
Detektor neutrin jest zazwyczaj dużą komorą wypełnioną czystą wodą lub lodem. W tej komorze znajdują się bardzo czułe detektory. Neutrina nie są obserwowane bezpośrednio. Zamiast tego detektor neutrino czeka, aż neutrino uderzy w atom. Kiedy tak się dzieje, może tworzyć naładowane leptyny, takie jak elektron, mion lub tauon. Te naładowane cząsteczki mogą również wytwarzać światło. Dzięki wykrywaniu światła lub leptonów wiemy, że neutrino wchodzi w interakcje z detektorem.
Większość neutrin, które wykrywamy, to neutrina słoneczne, wytwarzane przez syntezę jądrową w jądrze Słońca. Ale takie rzeczy jak supernowe i rozbłyski gamma wytwarzają również neutrina. Wiele wysiłku poświęcono na ich wykrycie pozasłoneczny neutrina.
Jednym z najlepszych detektorów neutrin jest Obserwatorium Neutrino IceCube na Antarktydzie. Antarktyda jest doskonałym miejscem dla obserwatorium neutrin, ponieważ jego gruba warstwa lodu doskonale pochłania wszelkiego rodzaju zbłąkane cząstki, takie jak promienie kosmiczne i promieniowanie gamma, które mogą zepsuć wrażliwe detektory. Zakopując obserwatorium w lodzie, możemy być pewni, że wykrywane przez nas zdarzenia pochodzą z neutrin. Obserwatorium IceCube kilkakrotnie wykryło neutrina pozasłoneczne.
Ale na Antarktydzie istnieje inne obserwatorium neutrin, które wykrywa neutrina w zupełnie inny sposób. Znany jako ANtarktyczna impulsowa antena przejściowa lub ANITA, to czuły detektor radiowy zamontowany na balonie. ANITA jest detektorem radiowym, ponieważ kiedy neutrina o wysokiej energii zderzają się z lodem antarktycznym, mogą wytwarzać światło radiowe. Te neutrina są setki razy silniejsze niż te wykryte przez IceCube.
Kiedy ANITA wykrył te wysokoenergetyczne neutrina, wywołało to pewne poruszenie, ponieważ wydawało się, że pochodzą one z przechodzących neutrin przez Ziemię przed uderzeniem w lód Antarktydy. Tego można się spodziewać, gdyby jakieś potężne wydarzenie astrofizyczne wytworzyło strumień neutrin w kierunku Ziemi. Ale w takim przypadku neutrina te wywołałyby również zdarzenia, które mogły zostać wykryte przez IceCube.
Współpraca IceCube szukała zdarzeń wykrywających, które wystąpiły w tym samym czasie co ANITA wykrycia. Nie znaleźli żadnych dowodów na skorelowane zdarzenia, co oznacza, że nie wynika to z jakiegoś potężnego wydarzenia neutrin w odległości lat świetlnych. Jest to dziwne, ponieważ pozostawia dwie możliwości: albo ANITA dawał fałszywie pozytywne wyniki z powodu pewnych wad w projekcie lub te zdarzenia neutrino są spowodowane przez proces, który leży poza standardowym modelem. W standardowym modelu fizyki cząstek nie ma sposobu na wytwarzanie neutrin o tak wysokiej energii.
To tylko niewielki zestaw wydarzeń, więc powód do ostrożności należy zachować ostrożnie. Jednak ta najnowsza praca może wskazywać na nową dziedzinę fizyki, której jeszcze nie rozumiemy.
Odniesienie: Aartsen, M. G. i in. „Poszukiwanie wydarzeń IceCube w kierunku kandydatów na neutrino ANITA”.
