입자 물리학에 대한 우리의 최고의 모델은 우주의 모든 기묘함을 억제하기 위해 고심하기 때문에 이음새에서 터져 나옵니다. 이제 남극 대륙에서 일어난 일련의 이상한 사건으로 인해 그 어느 때보 다 더 많이 터질 것 같습니다.
이 지배적 인 물리학 패러다임, 표준 모델의 죽음은 수십 년 동안 예측되었습니다. 우리가 이미 가지고있는 물리학에는 그 문제에 대한 힌트가 있습니다. 실험실 실험의 이상한 결과는 표준 모델에 설명 된 3 가지를 넘어 유령 같은 새로운 종류의 중성미자의 깜박 거림을 암시합니다. 그리고 우주는 표준 모델의 어떤 입자도 설명 할 수없는 암흑 물질로 가득 찬 것 같습니다.
그러나 최근의 유쾌한 증거는 언젠가 이러한 모호한 데이터를 하나로 묶을 수 있습니다. 냉동 된 표면보다 훨씬 위에있는 NASA 풍선에서 매달린 기계.
Live Science가 2018 년에보고 한 바와 같이, 이러한 사건은 매장 된 남극 중성미자 관측소 IceCube에서 나중에 탐지 된 몇 가지 추가 입자와 함께 표준 모델 입자의 예상되는 동작과 일치하지 않습니다. 입자는 초고 에너지 중성미자처럼 보입니다. 그러나 초고 에너지 중성미자는 지구를 통과 할 수 없어야합니다. 그것은 전에 보지 못했던 다른 종류의 입자가 차가운 남쪽 하늘로 날아가고 있음을 시사합니다.
이제 새로운 논문에서 IceCube를 연구하는 물리학 자 팀은 우주 가속기, 우주에 숨어있는 거대한 중성미자 총으로 지구에서 강렬한 중성미자 총알을 주기적으로 발사하는 입자에 대한 마지막 남은 표준 모델 설명 중 하나에 대해 의심을 표했습니다. 북쪽 하늘 어딘가에 과잉 활동이 가능한 중성미자 총이 지구에 충분한 중성미자를 날려서 지구의 남쪽 끝에서 튀어 나오는 입자를 감지 할 수있었습니다. 그러나 IceCube 연구원들은 그 수집에 대한 증거를 찾지 못했습니다. 이것은 신비한 입자를 설명하기 위해 새로운 물리학이 필요하다는 것을 암시합니다.
이유를 이해하려면 이러한 미스터리 입자가 왜 표준 모델에 불안정한 지 아는 것이 중요합니다.
뉴트리노 스는 우리가 알고있는 가장 희미한 입자입니다. 그들은 탐지하기가 어렵고 거의 질량이 없습니다. 그것들은 항상 우리의 행성을 통과합니다. 대부분 태양으로부터 나오며, 몸과 발 아래의 흙을 구성하는 양성자, 중성자, 전자와 충돌하는 경우는 거의 없습니다.
그러나 우주의 초고 에너지 중성미자는 저에너지 사촌과는 다릅니다. 저에너지 중성미자보다 훨씬 드문, 더 넓은 "단면"을 가지므로 다른 입자가 통과 할 때 다른 입자와 충돌 할 가능성이 높습니다. 지구를 완전히 손상시키지 않는 초고 에너지 중성미자의 확률은 너무 낮아서 발생하는 것을 감지하지 못할 것입니다. 그렇기 때문에 ANITA 탐지가 놀랍습니다. 마치 장비가 복권에서 두 번 당첨 된 것처럼되었고, IceCube는 티켓 구매를 시작하자마자 몇 번 더 이겼습니다.
물리학 자들은 복권 티켓 수를 알고 있습니다. 많은 초고 에너지 우주 중성미자는 빅뱅의 희미한 잔광 인 우주 마이크로파 배경 (CMB)과 우주 광선의 상호 작용에서 비롯됩니다. 때때로이 우주 광선은 지구에서 고 에너지 입자를 발사하는 올바른 방법으로 CMB와 상호 작용합니다. 이것을 "플럭스"라고하며 하늘 전체에서 동일합니다. ANITA와 IceCube는 이미 각각의 센서에 대해 우주 중성미자 플럭스가 어떻게 보이는지 측정했으며, 중성미자가 충분히 검출되지 않을 정도로 고 에너지 중성미자를 생산하지 못합니다. .
IceCube에서 일하는 제네바 물리학 자 아나스타시아 바바 노 (Anastasia Barbano)는“애니타가 탐지 한 사건이이 확산 성 중성미자 성분에 속하는 경우, ANITA는 다른 높이에서 다른 많은 사건을 측정했을 것이다.
그러나 이론 상으로는 하늘 전체의 흐름을 넘어서는 초고 에너지 중성미자 소스가있을 수 있다고 바바 노는 라이브 사이언스에 중성미자 총 또는 우주 가속기라고 말했다.
"이것이 초고 에너지 우주 광선과 CMB의 상호 작용에 의해 생성 된 중성미자 문제가 아니라면, 관측 된 사건은 주어진 시간 간격으로 개별 우주 촉진제에 의해 생성 된 중성미자 일 수 있습니다"또는 바바 노가 말했다.
블라 자르, 활동 은하 핵, 감마선 폭발, 항성 은하, 은하 합병, 자화되고 빠르게 회전하는 중성자 별은 이러한 종류의 촉진제에 대한 좋은 후보라고 그녀는 말했다. 우리는 우주 중성미자 촉진제가 우주에 존재한다는 것을 알고 있습니다. 2018 년 IceCube는 고 에너지 중성미자를 먼 은하 중심의 활성 블랙홀에서 나오는 강력한 입자 제트로 거슬러 올라갑니다.
바바 노는 ANITA가 가장 극도의 고 에너지 중성미자만을 집어 올리며, 상향으로 날아가는 입자가 표준 모델에서 우주 가속기 부스팅 된 중성미자 인 경우 타우 중성미자 일 가능성이 높다면 빔은 더 낮은 샤워를 제공해야한다고 말했다. -IceCube의 저에너지 검출기를 넘어 뜨릴 수있는 에너지 입자.
바바 노는“우리는 7 년 동안의 IceCube 데이터에서 사건을 찾았다”며 ANITA 탐지의 각도와 길이와 일치하는 사건을 발견했다. 이 올라가는 입자를 생성합니다. 그러나 아무도 나타나지 않았다.
그들의 결과는 가속기 공급원의 가능성을 완전히 제거하지는 않습니다. 그러나 그것들은 가능성의 범위를 "심각하게 제한"하여 우주 가속기와 그다지 불합리한 시나리오와 관련된 가장 그럴듯한 시나리오를 모두 제거합니다.
바바 노는“우리가 대중에게 전하고 싶은 메시지는 표준 모델 천체 물리학 적 설명이 어떻게 슬라이스하든 작동하지 않는다는 것이다.
연구원들은 다음 단계를 모릅니다. 바바 노 교수는 ANITA 나 IceCube가 필요한 후속 조사에 이상적인 검출기는 아니라고 연구원들은이 신비한 입자에 대한 가정을 근거로 할 데이터가 거의 없다고 말했다. 그것은 단지 작은 조각에서 거대한 직소 퍼즐로 그림을 알아 내려고하는 것과 조금 같습니다.
현재 표준 모델 외부의 "살균 된"중성미자 4 종과 이론화 된 유형의 암흑 물질을 포함하여 많은 가능성이 제한된 데이터에 적합한 것으로 보입니다. 이 모든 설명은 혁명적 일 것입니다.
바바 노는“우리는 차세대 중성미자 검출기를 기다려야한다”고 말했다.
