南极洲检测到神秘“幽灵粒子”来源无法解释 或导致新物理学诞生

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图片来历:Martin Wolf, IceCube/NSF

当物理学家从世界中一个不太或许的方向检测到高能凯发游戏中微子信号时,自然而然地会去寻觅一个强壮的来历来解说它。

科学家们这些更活泼的“鬼魂”粒子最或许的来历进行深化研究,现在却空手而归,这为更独特的估测打开了大门,这些乖僻的信号背面或许隐藏着什么?

经过冰立方中微子搜索试验7年来的数据,来自世界各地的一大群研究人员现在不得不供认,对这一发现的传统解说看起来适当站不住脚。

中微子是基本粒子规范模型中的类电子粒子。与电子不同,它们的质量小得出奇,并且不带电荷。

这种纤细的中性意味着中微子不愿意停下来与其他粒子攀谈。在太阳内部深处的原子衰变,每秒钟都有许多的粒子穿过地球,只要一小部分粒子挨近原子而引起显着的反响。

为了捕捉到中微子碰击冰冻水分子的稀有亮光瞬间,冰立方天文台使用了长串埋在南极冰层下的敏感光捕捉设备。

近十年来,它每天记载数百次亮光,建立了一个巨大的信息数据库,记载着中微子碰击地球的方向和能量。

但这不是仅有的举动。NASA的南极脉冲瞬变天线(ANITA)悬挂在一个氦气球上,从南极上空近40公里的高度捕捉到高能中微子碰击大气原子的痕迹。

关于ANITA来说,现在还为时过早,但在曩昔几年里,它的头几回飞翔现已成功地发现了一些高能粒子的痕迹。乖僻的是,有两个信号不是来自天空,而是来自地球自身。

关于一个刚从太阳上“下凡”的懒散的中微子来说,这并不乖僻。但在ANITA记载的这种能量下,中微子以高得多的速度与咱们星球的原子结合,几乎没有遭到任何影响的。

美国威斯康星大学麦迪逊分校的天体物理学家Alex Pizzuto说:“人们常说,中微子是‘难以捉摸的’或‘鬼魂般的’粒子,由于它们具有特殊的才干,在穿过物质时不会撞到什么东西。”

“但在这些令人难以置信的能量下,中微子就像斗牛场上的公牛——它们更有或许与地球上的粒子相互效果。”

要找到一对“活跃”的中微子,让它一路穿过地球,需求某种解说。

当然,它们或许仅仅十分稀有的比如的偶尔发现。如此偶然并非不或许。但更有或许的是,探测到的粒子是作为一个巨大集体的一部分碰击地球的。

高能中微子往往是在世界射线和原子核的相互效果中发生的,然后再被世界深处的强磁场强力推进。

正由于如此,研究人员核算出了需求多少高能中微子才干有绝佳时机让ANITA发现它们,并从冰立方的数据进行发掘,找出或许导致许多中微子发生的统计数据。

瑞士日内瓦大学的物理学家阿纳斯塔西娅·巴尔巴诺说:“这个进程使冰立方成为ANITA观测后续的一个超卓东西,由于ANITA探测到的每一个反常事情,冰立方都应该探测到更多的反常事情。”

“在这种情况下,咱们没有这么做。”

那么,现在该怎么办呢?

首要,值得记住的是,即使是资金最足够的专业试验也或许犯错。

不到十年前,人们还对发现中微子比光速还快的或许性感到兴奋不已……这个发现经过了长期的测验,才被发现极有或许是个过错。

这些新发现现在能够在预印本网站arXiv.org上找到,并正提交给《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)检查。

可是,即使是现在,咱们依然能够考虑一些诱人的或许性,乃至勇于幻想现有物理学之外的解说。

“咱们的剖析排除了对ANITA反常事情的仅有规范模型天体物理学解说。”Pizzuto说。

“所以现在,假如这些事情是实在的,而不仅仅出于探测器的乖僻,那么它们或许指向规范模型之外的物理学。”

一种或许性是,世界加速器以极短的时间尺度释放出许多中微子,以至于科学家们无法用当时的技能捕捉到它们。

假如咱们想得再斗胆张狂点,咱们乃至能够考虑是不是暗物质发挥了效果,或许想象一种新的粒子,它的效果类似于高能中微子,但以其他方法发生。

这其间的答复有许许多多,现在咱们对中微子隐秘的探究仍处于初级阶段。有这么多东西要学,许多期望寄托在中微子上,它能让咱们深化了解或许导致新物理学诞生的严重奥妙。

冰立方和ANITA无疑会寻觅更多这种令人困惑的高能“鬼魂粒子”,以期打破物理学的极限。

预印本论文能够在arXiv.org上找到。

原文来历:https://www.sciencealert.com/standard-physics-has-been-ruled-out-for-neutrino-like-particles-slipping-through-our-planet

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