Antarcticas uhyggelige kosmiske stråler kan sprænge fysik, som vi kender den

Noget mærkeligt sker over det frosne landskab i Antarktis.

Da forskere lancerede en videnskabsballonmission kaldet Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) over kontinentet i 2006, en kosmisk stråle pingede af et af dets instrumenter. Det er ikke så mærkeligt. Kosmiske stråler flyver hele tiden fra dybt rum, og ANITA kan opdage dem og måle deres energier. Men ved denne lejlighed, den kosmiske stråle kom ikke ovenfra, det kom fra under . Denne højenergipartikel var kommet ud af isen og rejst opad gennem atmosfæren. Det er ikke noget, kosmiske stråler skal gøre.

Under en anden ANITA -flyvning i 2014, det skete igen .

Kosmiske stråler kommer fra nogle af de mest energiske steder i universet - fra supernovaer til hvirvlende grise af sorte huller. At se en kosmisk stråle dukke op fra jorden tyder på, at denne partikel rejste fra dybt rum og passeret lige igennem planeten, før den dukker op på den anden side. Ifølge fysik, imidlertid, det er umuligt.

Det med kosmiske stråler, som er højenergiprotoner og atomkerner, er, at de har store tværsnit. Med andre ord, de har ikke noget problem med at interagere med stof. Skulle en kosmisk stråle ramme Jorden, det vil blive stoppet i sine spor af atmosfæren, som en kugle, der rammer en ask. Omvendt neutrinoer har meget små tværsnit, hvilket betyder, at disse spøgelsesagtige partikler lyner gennem materie, som om de ikke engang var der. Neutrinoer interagerer så svagt med stof, at billioner af dem passerer uhindret hvert sekund gennem vores kroppe. Men partiklerne, som ANITA opdagede, var ikke neutrinoer, de var (hvad der ser ud til at være) kosmiske stråler, og de passerede lige igennem vores planet, som om det ikke engang var der. Ærligt talt, disse kosmiske stråler er ikke normale.

Nu har forskere genbesøgt disse ANITA-begivenheder i en undersøgelse, der blev indsendt i september 2018 og fundet tre lignende detektioner af opadgående kosmiske stråler i et andet Antarktis-eksperiment kaldet IceCube, en partikeldetektor, der er begravet i isen. De er nået til en forbløffende konklusion:Disse er ikke regelmæssige, Standard model kosmiske stråler; de kunne være tegn på eksotisk fysik.

Eksotisk fysik refererer til fysik, som vi i øjeblikket ikke forstår, og forskere omtaler det som "fysik ud over standardmodellen." Standardmodellen er en slags opskriftsbog, der fortæller universet, hvordan subatomære partikler (fra elektroner til fotoner til kvarker) skal opføre sig. Da Large Hadron Collider (LHC) opdagede Higgs -bosonen i 2012 - partiklen, der giver materien masse - var standardmodellen færdig; den teoretiske ramme, der beskriver alle interaktioner ned til subatomære skalaer, var blevet pakket ind.

Der var, imidlertid, et problem. Faktisk, der var flere. Standardmodellen forklarer ikke, hvad mørkt stof og mørk energi er. Det kan heller ikke forklare, hvorfor størstedelen af ​​universet er fremstillet af stof frem for antimateriale. Der er også spørgsmålet om neutrino masse - Standardmodellen kommer til kort der, også. Der er mange mysterier, der ikke kan forklares med opskriftsbogen Standard Model, så fysikere arbejder hårdt på at finde beviser for en opskriftsbog, der styrer universet i skyggerne.

Forfærdelig, de mest komplekse eksperimenter på Jorden har endnu ikke fundet noget afgørende bevis for dette skyggefulde rige, selvom der er spor. Og, ifølge forskerne, der undersøger ANITA- og IceCube -anomalierne, disse kosmiske stråledetektioner kan have åbnet et vindue til fysik ud over standardmodellen, giver bevis på partikler, der ligner kosmiske stråler og alligevel opfør dig ikke som kosmiske stråler.

"[U] nder konservative ekstrapolationer af [standardmodellen] interaktioner, der er ingen partikler, der kan forplante sig gennem Jorden [...] ved disse energier og udgangsvinkler. Vi undersøger her, om partikler "ud over standardmodellen" er nødvendige for at forklare ANITA -hændelserne, hvis den tolkes korrekt, og konkluderer, at de er, "skriver forskerne i deres undersøgelse.

"Supersymmetri" (eller SUSY) er en hypotetisk eksotisk fysikopskriftsbog, der kan hjælpe med at forklare, hvad der foregår. Denne hypotese antyder, at alle de partikler, vi kender og elsker, har SUSY -partikler (også kaldet "spartikler"). Disse spartikler ville give balance til standardmodellen og kan forklare nogle af de mysterier, der forvirrer fysikere og kosmologer. Kunne disse fantomkosmiske stråler faktisk være en helt anden type partikel, der stammer fra supersymmetri?

Det er for tidligt at sige, og der er brug for flere data, men det er pirrende at tro, at vi ved et uheld har skimtet fysik ud over standardmodellen på det mest ekstreme sted på Jorden.

En spartikel er også kendt som en superpartner. Vi foretrækker sparticle.