Tiede

Tutkijat: Etelämantereella havaitut hiukkaset uhmaavat fysiikan teorioita

Odot havainnot eivät selity nykyfysiikan perusmallilla.

Etelämantereen yllä kiertää 35 kilometrin korkeudella jättimäinen ilmapallo. Sen mukana kulkee havaintolaitteita, jotka on suunnattu alla olevaan jään valtakuntaan.

Laitteet vainuavat voimakkaita radioaaltoja, jotka syntyvät, kun äärimmäisen korkeaenergiaiset neutriinohiukkaset törmäävät atomeihin jään sisällä. Vuonna 2006 ja jälleen vuonna 2014 tämä Anita-antenni huomasi jotain, joka uhmaa nykyfysiikkaa.

Ilmapallon ilmaisimen havaintojen perusteella hyvin korkeaenergiaiset hiukkaset olivat tulleet sellaisesta kulmasta, että niiden oli täytynyt läpäistä paksu kaistale maapalloa. Tämän ei pitäisi nykytiedon valossa olla mahdollista.

Uusi tutkimus sulkee pois mahdollisuuden, että antennin havainnot voisi selittää nykyisillä fysiikan maailmaselityksellä eli standardimallilla.

Tutkimus on lähetetty The Astrophysical Journal -tiedelehden julkaistavaksi. Esiversio on myös luettavissa Arxiv-julkaisussa.

Neutriinoja kutsutaan joskus aavehiukkasiksi, koska ne voivat mennä aineen läpi noin vain törmäämättä mihinkään. Kuitenkin Anita-antennin havaitsemat kummat hiukkaset olivat niin korkeaenergiaisia, ettei niiden pitäisi voida läpäistä maapalloa törmäämättä muihin hiukkasiin.

Hiukkasten täytyi läpäistä yli 5 700 kilometriä maapalloa.

”Näillä uskomattomilla energioilla neutriinot ovat kuin norsuja posliinikaupassa. Ne vuorovaikuttavat paljon todennäköisemmin Maan hiukkasten kanssa”, sanoo Alex Pizzuto Wisconsin-Madisonin yliopistosta.

Pizzutto on yksi tutkimuksen johtavista kirjoittajista. Hän ei työskentele Anita-hankkeessa vaan toisessa Etelämantereen hiukkasohjelmassa Icecubessa, suomeksi jääkuutiossa.

Etelänavalla sijaitsevan Icecuben anturit uppoavat kilometrien syvyyteen jäähän. Laitteet rekisteröivät merkkejä siitä, että neutriino on törmännyt jäässä olevaan happi- tai vetyatomiin.

Pizzuto ja muut Icecuben tutkijat halusivat selvittää, voisivatko Anita-laitteen havaitsemat korkeaenergiaiset neutriinot olla peräisin jostain hyvin voimakkaasta avaruuden lähteestä.

Mitä todennäköisimmin samasta lähteestä tulevista neutriinoista olisi tallentunut merkkejä myös Icecuben antureihin, jotka tarkkailevat laajemmalla energia-alueella neutriinotörmäyksiä.

Ryhmä seuloi kahdeksan vuoden ajalta Icecuben havaintoja ja haki yhteyksiä kahteen Anitan tekemään. Tulos oli nolla.

”Tämä merkitsee sitä, että voimme sulkea pois sen, että tapahtumat olivat peräisin jostain voimakkaasta pistemäisestä lähteestä, sillä todennäköisyys, että Anita näkee tapahtuman mutta Icecube ei, on niin pieni”, sanoo Geneven yliopiston tutkija Anastasia Barbano, joka on yksi tutkimuksen pääkirjoittajista.

Tutkijoiden mukaan heidän analyysinsä torjui ainoan fysiikan standardimallin mukaisen selityksen poikkeuksellisille hiukkashavainnoille.

”Jos nämä tapahtumat ovat todellisia eivätkä vain ilmaisimien outouksia, ne voivat osoittaa standardimallin ylittävään fysiikkaan”, Pizzutto sanoo.

New Scientist -lehden haastattelema Manchesterin yliopiston tutkija Stefan Söldner-Rembold on vakuuttunut siitä, että pistemäisen lähteen selitys on nyt haudattu.

”Olkoonpa kyse uudesta fysiikasta tai jostain prosessista, jota emme ymmärrä, se on erittäin mielenkiintoista”, Söldner-Rembold sanoo lehdelle.

Myöhemmin tänä vuonna Anita-hankkeen tutkijoiden on määrä julkaista mittaustulokset viimeisimmästä ilmapallolennosta vuodelta 2016. Jos poikkeushavaintoja seuraa lisää, ne voivat auttaa hiukkasarvoituksen ratkaisemisessa.

Jos Anita-antenniin tarttuneet signaalit viittaavat uuteen fysiikkaan, kyse voi olla niin sanotusta supersymmetriasta. Sen mukaan kaikilla alkeishiukkasilla on raskaampi vastinparinsa.

Tämän teorian valossa poikkeukselliset havainnot olisi saanut aikaan uudenlainen hiukkanen, joka syntyi toisella puolella maapalloa kosmisen säteen iskusta ja kulki planeetan läpi. Kyseinen hiukkanen olisi tau-neutriinon vastinpari ja nimeltään stau.
Ota kaikki irti Hesarista
HS Digillä saat kaikki Hesarin digisisällöt käyttöösi

Kommentit

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Ei vielä nimellä kirjoitettuja kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    • Juuri nyt
    • Päivä
    • Viikko
    1. 1

      Valtava valonheitin pystytettiin ilmoittamatta Paula Arteksen ikkunan alle, eikä kokonainen kortteli ollut saada unta

    2. 2

      Lumeen hukkuva Lappi pidättää hengitystään – Mitä lähiviikkoina tapahtuu?

      Tilaajille
    3. 3

      Tampereen yliopisto puuttui sen logosta tehtyyn pilaversioon ”uhittelevalla” kirjeellä – Some reagoi omilla versioillaan ”tuninaamasta”

    4. 4

      Näin teet täydellisen perunamuusin: pieni niksi nostaa muusisi uudelle tasolle

    5. 5

      Pariskunta osti huonokuntoisen hirsitalon Vantaalta: Sitten vintiltä löytyi salahuone ja talon ainutlaatuinen historia alkoi valjeta

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Lumeen hukkuva Lappi pidättää hengitystään – Mitä lähiviikkoina tapahtuu?

      Tilaajille
    2. 2

      Pariskunta osti huonokuntoisen hirsitalon Vantaalta: Sitten vintiltä löytyi salahuone ja talon ainutlaatuinen historia alkoi valjeta

    3. 3

      Syöpäpotilaille ruokavalio­hoitoa antanut lääkäri Antti Heikkilä sai varoituksen

    4. 4

      Näin teet täydellisen perunamuusin: pieni niksi nostaa muusisi uudelle tasolle

    5. 5

      Valtava valonheitin pystytettiin ilmoittamatta Paula Arteksen ikkunan alle, eikä kokonainen kortteli ollut saada unta

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Jopa 70 prosenttia suomalaisista syö liian vähän hiilihydraatteja – asiantuntija kertoo yllättävät merkit, joista tunnistat hiilarivajeen

      Tilaajille
    2. 2

      HS vietti vuorokauden Helsingin maineikkaimmalla huolto­asemalla, ja kello 1.06 pöytään nukahti työntekijöille tuttu mies

      Tilaajille
    3. 3

      ”Nyt multa meni pata jumiin” – HS:n haltuunsa saamat ääni­viestit paljastavat, kuinka luistelu­valmentaja Mirjami Penttinen raivoaa nuorille luistelijoille

      Tilaajille
    4. 4

      Lumeen hukkuva Lappi pidättää hengitystään – Mitä lähiviikkoina tapahtuu?

      Tilaajille
    5. 5

      Kun ikuisesti reipas uupuu, kukaan ei huomaa – On väärin luulla, että jokainen pystyy pyytämään apua

    6. Näytä lisää