แบบจำลองฟิสิกส์อนุภาคที่ดีที่สุดของเรากำลังปะทุที่ตะเข็บขณะที่มันดิ้นรนเพื่อบรรจุความประหลาดทั้งหมดในจักรวาล ตอนนี้ดูเหมือนว่ามันจะโผล่ขึ้นมามากกว่าที่เคยขอบคุณด้วยชุดของเหตุการณ์แปลก ๆ ในทวีปแอนตาร์กติกา ...
การตายของกระบวนทัศน์ทางฟิสิกส์ที่ครองราชย์ซึ่งเป็นแบบจำลองมาตรฐานได้รับการทำนายมานานหลายทศวรรษ มีคำแนะนำของปัญหาในฟิสิกส์ที่เรามีอยู่แล้ว ผลลัพธ์ที่แปลกประหลาดจากการทดลองในห้องปฏิบัติการบ่งบอกถึงการกะพริบของนิวตริโนสายพันธุ์ใหม่ที่น่ากลัวเกินกว่าที่อธิบายไว้ใน Standard Model และจักรวาลดูเหมือนว่าเต็มไปด้วยสสารมืดที่ไม่มีอนุภาคในแบบจำลองมาตรฐานสามารถอธิบายได้
แต่หลักฐานที่ยั่วเย้าเมื่อเร็ว ๆ นี้อาจวันหนึ่งเชื่อมโยงข้อมูลที่คลุมเครือเข้าด้วยกัน: สามครั้งตั้งแต่ปี 2016 อนุภาคพลังงานสูงพิเศษได้ถูกระเบิดขึ้นผ่านน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกาการปิดเครื่องตรวจจับในการทดลองเสาอากาศขั้วโลกใต้ เครื่องห้อยลงมาจากบอลลูนนาซ่าอยู่เหนือพื้นผิวน้ำแข็ง
ตามที่รายงานวิทยาศาสตร์ชีวภาพในปี 2561 เหตุการณ์เหล่านั้น - พร้อมกับอนุภาคอื่น ๆ อีกหลายตัวที่ตรวจพบภายหลังที่ IceCube หอสังเกตการณ์แอนตาร์กติกที่ฝังไว้ในแอนตาร์คติกา อนุภาคดูเหมือนนิวตริโนพลังงานสูงเป็นพิเศษ แต่นิวตริโนพลังงานสูงพิเศษไม่สามารถผ่านโลกได้ นั่นแสดงให้เห็นว่าอนุภาคชนิดอื่น - ที่ไม่เคยเห็นมาก่อน - พุ่งตัวไปในท้องฟ้าทางตอนใต้ที่หนาวเย็น
ในตอนนี้ในรายงานฉบับใหม่ทีมนักฟิสิกส์ที่ทำงานเกี่ยวกับ IceCube ได้สร้างข้อสงสัยอย่างหนักเกี่ยวกับคำอธิบาย Standard Model สุดท้ายที่เหลือสำหรับอนุภาคเหล่านี้: เครื่องเร่งจักรวาล, ปืนนิวตริโนขนาดยักษ์ซ่อนตัวอยู่ในอวกาศ คอลเลกชันของปืนนิวตริโนซึ่งกระทำมากกว่าปกอยู่ที่ไหนสักแห่งในท้องฟ้าทางเหนือของเราอาจระเบิดนิวตริโนมากพอเข้ามาในโลกซึ่งเราจะตรวจจับอนุภาคที่ยิงออกมาจากปลายใต้ของดาวเคราะห์ของเรา แต่นักวิจัย IceCube ไม่พบหลักฐานใด ๆ ของการสะสมดังกล่าวซึ่งแนะนำว่าต้องมีฟิสิกส์ใหม่เพื่ออธิบายอนุภาคลึกลับ
เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องรู้ว่าทำไมอนุภาคลึกลับเหล่านี้จึงไม่มั่นคงสำหรับรุ่นมาตรฐาน
นิวตริโนเป็นอนุภาคที่อ่อนที่สุดที่เรารู้จัก พวกมันตรวจจับได้ยากและเกือบจะไร้ค่า พวกเขาผ่านดาวเคราะห์ของเราตลอดเวลา - ส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์และไม่ค่อยมีชนกับโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอนที่ประกอบขึ้นเป็นร่างกายของเราและสิ่งสกปรกที่อยู่ใต้เท้าของเรา
แต่นิวตริโนพลังงานสูงพิเศษจากห้วงอวกาศนั้นแตกต่างจากลูกพี่ลูกน้องพลังงานต่ำ มีมากน้อยกว่านิวตริโนพลังงานต่ำพวกมันมี "ส่วนตัดขวาง" ที่กว้างกว่าซึ่งหมายความว่าพวกมันมีแนวโน้มที่จะชนกับอนุภาคอื่นมากกว่าเมื่อพวกมันผ่านเข้าไป โอกาสของนิวตริโนที่มีพลังงานสูงเป็นพิเศษทำให้มันผ่านไปทั่วโลกเหมือนเดิมอยู่ในระดับต่ำจนคุณไม่เคยคาดคิดว่าจะเกิดขึ้น นั่นเป็นสาเหตุที่การตรวจจับของ ANITA นั้นน่าประหลาดใจมาก: ราวกับว่าตราสารชนะลอตเตอรี่สองครั้งและจากนั้น IceCube ก็ชนะอีกสองครั้งทันทีที่เริ่มซื้อตั๋ว
และนักฟิสิกส์รู้ว่าพวกเขาต้องใช้ตั๋วลอตเตอรีเท่าไหร่ จักรวาลนิวตริโนพลังงานสูงพิเศษจำนวนมากมาจากการแผ่รังสีคอสมิคด้วยพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (CMB) ซึ่งเป็นสายระเรื่อเล็ก ๆ ของ Big Bang รังสีคอสมิคเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับ CMB ทุกครั้งในวิธีที่เหมาะสมในการยิงอนุภาคพลังงานสูงที่โลก นี่เรียกว่า "ฟลักซ์" และมันก็เหมือนกันทั่วท้องฟ้า ทั้ง ANITA และ IceCube ได้ทำการวัดว่าฟลักซ์จักรวาลของนิวตริโนมีลักษณะอย่างไรต่อเซ็นเซอร์แต่ละตัวและมันก็ไม่ได้ผลิตนิวตริโนพลังงานสูงมากพอที่คุณคาดว่าจะตรวจจับนิวตริโนที่บินออกจากโลก .
"หากเหตุการณ์ที่ตรวจพบโดย ANITA เป็นขององค์ประกอบนิวตริโนแบบกระจาย ANITA ควรจะวัดเหตุการณ์อื่น ๆ อีกหลายมุมที่ระดับความสูงอื่น ๆ " Anastasia Barbano นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเจนีวากล่าวว่าทำงานบน IceCube
แต่ในทางทฤษฎีอาจมีแหล่งพลังงานนิวตริโนสูงเป็นพิเศษนอกเหนือจากฟลักซ์กว้างท้องฟ้าบาร์บาโนบอกวิทยาศาสตร์สด: ปืนนิวตริโนเหล่านั้นหรือตัวเร่งจักรวาล
"ถ้าไม่ใช่เรื่องของนิวตริโนที่เกิดจากปฏิกิริยาของรังสีคอสมิคพลังงานสูงกับ CMB เหตุการณ์ที่สังเกตได้สามารถเป็นนิวตริโนที่สร้างโดยตัวเร่งจักรวาลแต่ละตัวในช่วงเวลาที่กำหนด" หรือแหล่งกำเนิดของโลกที่ไม่รู้จัก Barbano กล่าว
Blazars, นิวเคลียสกาแล็กซี่ที่ใช้งานอยู่, การปะทุของแกมม่า, กาแล็กซี่ก่อตัวดาวกระจาย, การรวมกันของกาแลคซีและดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวด้วยแม่เหล็กและหมุนเร็วนั้นเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับเครื่องเร่งความเร็ว และเรารู้ว่าตัวเร่งนิวตรอนจักรวาลมีอยู่ในอวกาศ ในปี 2561 IceCube ได้ติดตามนิวตริโนพลังงานสูงกลับไปที่ blazar ซึ่งเป็นไอพ่นที่รุนแรงที่มาจากหลุมดำที่กำลังทำงานที่ใจกลางกาแลคซีไกลโพ้น
แอนนิต้าหยิบเฉพาะนิวตริโนพลังงานสูงที่สุดเท่านั้นบาร์บาโน่กล่าวและถ้าอนุภาคที่บินขึ้นนั้นเป็นนิวตริโนที่เร่งขึ้นในระดับจักรวาลจากแบบจำลองมาตรฐานนิวตริโนเอกภาพของลำแสงนั้นน่าจะต่ำกว่า อนุภาคพลังงานที่จะทำให้เครื่องตรวจจับพลังงานต่ำของ IceCube สะดุด
"เรามองหากิจกรรมในเจ็ดปีของข้อมูล IceCube" บาร์บาโนกล่าว - เหตุการณ์ที่ตรงกับมุมและความยาวของการตรวจจับ ANITA ซึ่งคุณคาดหวังว่าจะพบว่ามีปืนนิวตริโนในอวกาศจำนวนมากที่ยิงจากโลก เพื่อผลิตอนุภาคที่กำลังเกิดขึ้นเหล่านี้ แต่ไม่มีใครหันมา
ผลลัพธ์ของพวกเขาไม่ได้กำจัดความเป็นไปได้ของแหล่งที่มาของการเร่งความเร็วออกไปอย่างสมบูรณ์ แต่พวกเขาจะ "จำกัด อย่างรุนแรง" ช่วงของความเป็นไปได้กำจัดสถานการณ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเครื่องเร่งจักรวาลและที่น่าเชื่อถือน้อยกว่ามาก
"ข้อความที่เราต้องการสื่อให้สาธารณชนได้รับคือคำอธิบายทางดาราศาสตร์แบบจำลองมาตรฐานไม่ทำงานไม่ว่าคุณจะเชือดมันอย่างไร" บาร์บาโนกล่าว
นักวิจัยไม่รู้ว่ามีอะไรต่อไป ทั้ง ANITA และ IceCube เป็นเครื่องตรวจจับที่เหมาะสำหรับการค้นหาติดตามที่จำเป็นบาร์บาโน่กล่าวว่าปล่อยให้นักวิจัยมีข้อมูลน้อยมากที่จะใช้สมมติฐานของพวกเขาเกี่ยวกับอนุภาคลึกลับเหล่านี้ มันเหมือนกับการพยายามคิดภาพบนตัวต่อจิ๊กซอว์ตัวใหญ่จากชิ้นส่วนเพียงไม่กี่ชิ้น
ตอนนี้ความเป็นไปได้มากมายดูเหมือนจะพอดีกับข้อมูลที่ จำกัด รวมถึงนิวตริโน "ที่ผ่านการฆ่าเชื้อ" ชนิดที่สี่นอกแบบจำลองมาตรฐานและสสารมืดที่มีทฤษฎีหลากหลายประเภท คำอธิบายใด ๆ เหล่านี้จะเป็นการปฏิวัติอย่างแท้จริง แต่ไม่ได้รับความนิยมอย่างมาก
“ เราต้องรอเครื่องตรวจจับนิวตริโนรุ่นต่อไป” บาร์บาโน่กล่าว
