Земля зіткнулася з антиматерією з далекої галактики

 

Фото: universemagazine.com

Давним-давно, в далекій-далекій галактиці, під час невідомого високоенергетичного процесу утворилася крихітна частка антиматерії. Рухаючись зі швидкістю світла, вона здолала величезну відстань і на своєму шляху пронизала крижаний щит Антарктиди. Там вона, нарешті, провзаємодіяла з льодом, викликавши характерний спалах, зареєстрований детекторами нейтринної обсерваторії IceCube.

Високоенергетичні нейтрино й антинейтрино можуть бути частиною релятивістських викидів (джетів), що виникають при падінні речовини на надмасивні чорні діри. Про це пише Universe.

Незвичайний сигнал, помічений у 2016 році, після тривалого аналізу був ідентифікований як результат взаємодії електронів з антинейтрино — найлегшим «представником» антиречовини, яка свого часу була передбачена теоретично і вже отримана в земних лабораторіях. Кожна елементарна частинка «звичайної» матерії, з якої ми складаємося, має свій анти-еквівалент. Електрон відрізняється від антиелектрона (позитрона) позитивним зарядом, протон від антипротону — відповідно негативним, а ось різниця між нейтроном і антинейтроном, наприклад, полягає лише в умовному напрямку обертання (фізики називають його «спін»), що, втім, не заважає їм при «зустрічі» повністю анігілювати з випромінюванням великої кількості енергії у вигляді електромагнітного випромінювання.

• Люди, як спагеті. Що станеться, якщо Земля раптово перетвориться на чорну діру

Схожим чином при взаємодії з «нормальною» матерією поводиться й антинейтрино. У нашому світі антиречовина зустрічається вкрай рідко — ймовірно, дуже мала її кількість могла залишитися після Великого вибуху, а ще вона виникає в ході деяких ядерних реакцій. Оскільки, як і нейтрино, його «антипод» взаємодіє з іншими типами частинок дуже слабко, така частка може пролетіти Всесвітом велику відстань. Понад 60 років тому майбутній лауреат Нобелівської премії Шелдон Глешоу передбачив, що при її зіткненні з електроном утворюється безліч вторинних частинок, доступних для реєстрації. Це явище назвали «резонанс Глешоу». Правда, спостерігати його до останнього часу не вдавалося: для цього антинейтрино повинно мати енергію, що приблизно в тисячу разів перевищує ту, якої змогли досягти в найбільш потужних прискорювачах частинок (найбільшим із яких є знаменитий Великий адронний колайдер).

Однак у Всесвіті існують природні процеси, здатні забезпечити частинкам таку енергію — наприклад, вибухи найбільших наднових. І коли дослідники уважно проаналізували енергетичний спектр події, зареєстрованої детекторами обсерваторії IceCube у 2016 році, вони зрозуміли, що нарешті знайшли те, що довго шукали.

Нейтринна обсерваторія IceCube розташована поблизу Південного полюсу Землі та здійснює спостереження за природним крижаним «кубом» зі сторонами майже 1 км, реєструючи навіть найслабші спалахи випромінювання в широкому спектральному діапазоні Такі спалахи виникають при взаємодії льоду зі «всепроникними» частинками — нейтрино й антинейтрино. Джерело: ESA

Звідки прилетіло загадкове антинейтрино та які процеси надали йому таку високу енергію — цього вчені наразі сказати не можуть. Принаймні, у межах Чумацького Шляху або іншої галактики Місцевої групи подібні «природні прискорювачі» нам невідомі. Відкриття, зроблене обсерваторією IceCube, стало серйозним доказом того, що десь вони все ж існують. Також фахівці вкотре переконалися, що подібні нейтринні обсерваторії допомагають використовувати космос як природну високоенергетичну лабораторію, в якій можна досліджувати нову фізику.

• Інструкція: як побудувати літаючу тарілку

IceCube — найбільший у світі нейтринний телескоп. Він побудований на станції Амундсен-Скотт, що розташована на Південному полюсі нашої планети, й охоплює шар льоду на глибині від 1450 до 2450 м загальною площею близько квадратного кілометра, через який проходять вертикальні кабелі з 5 тис. детекторів. Будівництво обсерваторії було завершено у 2010 році, її загальна вартість становила майже 280 млн доларів.