Ανιχνεύθηκε υπερσυμμετρικό σωματίδιο στην Ανταρκτική; Hints of weird particles from space may defy physicists’ standard model

Ο ανιχνευτής ANITA (δεξιά) που αιωρείται πάνω από την Ανταρκτική με την βοήθεια του αεροστάτου με ήλιο (κέντρο), κατέγραψε δυο μυστηριώδη σωματίδια που δεν προβλέπονται από την θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων. NASA went searching for micro black holes in Antarctica. Instead, it detected cosmic rays shooting from the ground and some physicists think it could be evidence of a supersymmetric particle. The ANITA experiment (foreground, right) floated above Antarctica on a helium balloon (center). It has detected two odd particles seemingly traveling upward through the Earth. Credit: NASA

Ο ανιχνευτής ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) που αιωρείται με αερόστατο πάνω από την Ανταρκτική συνέλαβε δυο ασυνήθιστα σήματα. Τα δυο σήματα του ανιχνευτή δεν μπορούν να αποδοθούν σε κανένα γνωστό σωματίδιο σύμφωνα με την δημοσίευση των ερευνητών Fox et al «The ANITA Anomalous Events as Signatures of a Beyond Standard Model Particle, and Supporting Observations from IceCube».

Είναι πιθανό τα σήματα αυτά να δείχνουν τον δρόμο προς μια νέα φυσική θεωρία πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων.

A team recovers NASA's Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) after a successful flight. Credit: Australian Antarctic Division

O ανιχνευτής ΑΝΙΤΑ αιωρείται με την βοήθεια ενός αεροστάτου σε ύψος 37 χιλιομέτρων για περίπου μια φορά το μήνα και αναζητά σωματίδια υψηλής ενέργειας (κοσμικές ακτίνες) από το διάστημα. Τα δύο σήματα που καταγράφηκαν αντιστοιχούν σε σωματίδια με τεράστια ενέργεια, περίπου 0,6 EeV (1 ΕeV ή 1ExaeV =10¹⁸ electronvolts = 0.1602 joules).

Και παλαιότερα είχαν καταγραφεί κοσμικές ακτίνες ενέργειας της τάξης των ΕeV, αλλά κατευθύνονταν από τον ουρανό προς την Γη. Όμως τα δυο σήματα που καταγράφηκαν είχαν κατεύθυνση από την Γη προς τον ουρανό, που σημαίνει ότι διέσχισαν ολόκληρη τη Γη μέχρι να ανιχνευθούν.

Χαμηλής ενέργειας κοσμικές ακτίνες, όπως τα ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα, μπορούν να διασχίσουν ολόκληρο τον πλανήτη μας, χωρίς να αλληλεπιδράσουν και να παραμείνουν αόρατα.

Τα δυο αινιγματικά σήματα που καταγράφηκαν από τις κεραίες της ΑΝΙΤΑ φαίνεται να προέρχονται από εξαιρετικά μεγάλης ενέργειας νετρίνα που κατευθύνονται από την Γη προς τον ουρανό, τα οποία δεν θα μπορούσαν να διέλθουν μέσα από τόση ύλη χωρίς να αλληλεπιδράσουν όπως τα χαμηλής ενέργειας.

Σύμφωνα με τους Fox et al η θεωρητική ερμηνεία των δυο γεγονότων απαιτεί φυσική πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων με βεβαιότητα πάνω από 5σ (5 σίγμα σημαίνει ότι το αποτέλεσμα είναι τόσο τυχαίο όσο κατά την ρίψη νομίσματος να φέρει κανείς πάνω από 20 φορές συνεχόμενες κορώνες!).

Ένα υποθετικό σωματίδιο υψηλής ενέργειας που θα μπορούσε να διασχίσει τη Γη και να ανιχνευθεί από την ΑΝΙΤΑ περιγράφεται από την θεωρία της υπερσυμμετρίας και ονομάζεται stau (υπεσυμμετρικός σύντροφος του λεπτονίου τ). Το σωματίδιο αυτό μπορεί να δημιουργηθεί από ένα νετρίνο υψηλής ενέργειας που προσκρούει στην άλλη πλευρά της Γης και να διασχίσει την Γη πριν διασπαστεί σε ελαφρύτερα σωματίδια τα οποία προκαλούν τα σήματα που ανιχνεύονται.

The surface facility for the IceCube experiment, which is located under nearly 1 mile (1.6 kilometers) of ice in Antarctica. IceCube suggests ghostly neutrinos don't exist, but a new experiment says they do. Credit: Courtesy of IceCube Neutrino Observatory

Οι Fox et al για να υποστηρίξουν την πρότασή τους υπενθυμίζουν πως τρία παρόμοια γεγονότα ανιχνεύθηκαν κι από έναν άλλον ανιχνευτή νετρίνων στην Ανταρκτική, τον IceCube.

Προς το παρόν χρειάζονται επειγόντως πολύ περισσότερα δεδομένα, γιατί με δύο ή τρία γεγονότα δεν μπορούμε να μιλάμε για πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης ενός υπερσυμμετρικού σωματιδίου.

Πηγές: D.B. Fox et al. The ANITA anomalous events as signatures of a beyond standard model particle, and supporting observations from IceCube. arXiv:1809.09615. - https://www.sciencenews.org/article/hints-weird-particles-space-may-defy-physics-standard-model - physicsgg