Raios cósmicos impossíveis estão saindo da Antártica
Nenhuma partícula que conhecemos pode explicar o que está acontecendo.
(NASA)- Raios cósmicos foram descobertos saindo da Antártica.
- Nenhuma partícula de alta velocidade que conhecemos poderia entrar por um lado da Terra e sair pelo outro.
- Todas as explicações propostas são empolgantes, especialmente a mais provável.
Conheça ANITA. ANITA significa 'Antártica Impulsiva Transiente'. Ele busca os raios cósmicos do espaço como se estivesse pendurado em um balão suspenso sobre a Antártica. Nos últimos dois anos, porém, ele detectou duas vezes raios cósmicos vindos de uma direção que ninguém esperava: lado de dentro a Terra. De acordo com Modelo Padrão (SM) da física, isso não deveria ser possível.
ANITA, primeiro plano, e seu balão, plano de fundo (NASA)
E adivinha? ANITA não está sozinha
Em setembro, um papel foi submetido à revisão por pares por astrofísicos da Penn State liderados por Derek Fox . 'Eu estava tipo,' Bem, este modelo não faz muito sentido '', disse Fox Ciência Viva , 'mas o resultado [ANITA] é muito intrigante, então comecei a verificá-lo. Comecei a conversar com meu vizinho do escritório [e co-autor do jornal] Steinn Sigurdsson sobre se talvez pudéssemos encontrar algumas explicações mais plausíveis do que os artigos que foram publicados até agora. ' Na falta de algum, eles procuraram outros eventos semelhantes e encontraram três. Eles foram detectados por um detector de neutrino baseado na superfície da Antártica chamado, sensatamente, Cubo de gelo . E quando os dados da ANITA e do IceCube foram combinados, os cientistas da Penn State começaram a ficar entusiasmados. Eles calculam que qualquer tipo de partícula que esteja voando para cima e para longe da Terra tem menos de 1 em 3,5 milhões de chance de ser qualquer uma das partículas previstas pelo Modelo Padrão. Obviamente, isso faz os físicos coçarem a cabeça tentando descobrir o que diabos está acontecendo.
Cubo de gelo
( Universidade de Wisconsin-Madison )
Como os raios cósmicos devem se comportar
Em primeiro lugar, é claro, os raios cósmicos devem vir de algum lugar, não daqui. A terra é bombardeada com eles o tempo todo. A suspeita é que as partículas recém-detectadas são raios cósmicos que atingem a Terra de um lado e de alguma forma escapam do outro.
Os raios cósmicos, entretanto, são partículas de alta energia com seções transversais relativamente largas que levam à sua morte, fazendo com que colidam com a matéria dentro da Terra. Eles são 'principalmente (89%) prótons - núcleos de hidrogênio, o elemento mais leve e comum no universo - mas também incluem núcleos de hélio (10%) e núcleos mais pesados (1%), até o urânio partículas ', de acordo com CERN . Neutrinos de baixa energia, por outro lado, posso passam pela massa rochosa da Terra, mas não estão envolvidos com os raios cósmicos.
Ambos ANITA e IceCube rastreiam neutrinos indiretamente, detectando seus restos, se você quiser. Eles detectam as partículas que os neutrinos produzem quando decaem após a colisão. Como os neutrinos não conseguem atravessar a Terra, alguma outra coisa está produzindo essas partículas. Mas o que?
Representação artística de raios cósmicos
( koya979 / Shutterstock)
Eles podem ser um novo tipo de partícula ...
Um candidato apresentado como responsável pelo evento é o elusivo ' neutrino estéril , 'sugerido pela primeira vez por evidências capturadas em meados de 1990 no Detector de neutrino cintilador líquido (LSND) em Los Alamos. Os dados foram interpretados como sugerindo um tipo estranho de neutrino de alta velocidade que simplesmente passa pela matéria sem qualquer interação. Ninguém mais foi capaz de reproduzir o resultado e a ideia caiu em desgraça. Até esta última primavera, isto é, quando MiniBooNE no FermiLab de Chicago captou novos sinais de que ela poderia existir. O neutrino estéril quebraria o modelo padrão se confirmado, o que é uma das coisas que tornam os dados do MiniBoonE interessantes. 'Isso seria enorme', diz a física de Duke Kate Scholberg, que não estava envolvida com a pesquisa, '... isso exigiria novas partículas ... e uma estrutura analítica totalmente nova.'
Outros sugeriram que poderia ser um produto de matéria escura . Por mais legal que qualquer uma dessas idéias seja, talvez a razão mais forte para os raios cósmicos ascendentes detectados seja ainda mais emocionante.
... ou podem ser partículas supersimétricas há muito procuradas
De acordo com o modelo padrão, cada partícula tem um parceiro simétrico, mas as partículas que conhecemos não combinam. Para resolver esse aparente desequilíbrio, foi proposta uma classe de partículas 'supersimétricas' até então ocultas. Esperava-se que o Grande Colisor de Hádrons pudesse detectar essas misteriosas - e até agora apenas teóricas - partículas, mas não. Desde 2012, quando a última partícula conhecida previu o modelo padrão, o bóson de Higgs, foi detectado, nada de novo foi encontrado.
Até, talvez, agora.
O que o jornal da Penn propõe
O artigo da Penn State sugere que esses raios cósmicos ascendentes do Pólo Sul podem ser nosso primeiro sinal de supersimétricos, especificamente o parceiro dos léptons tau do Modelo Padrão. Com alguns 'S' adicionados para significar supersimetria, eles seriam stau sleepptons.
Outros concordam que eles poderia ser a primeira evidência real de supersimetria. O físico de Los Alamos, Bill Louis, conta LiveScience , 'Eu acho que é muito convincente', embora ele acrescente que localizar um stau slepton é 'um pouco forçado'.
Fox admite que certamente não pode ter certeza, mas que, 'da minha perspectiva, eu ando tentando descobrir coisas novas sobre o universo, encontro um fenômeno realmente bizarro e, com meus colegas, fazemos um pouco de literatura pesquise para ver se alguém já pensou que isso poderia acontecer. E então, se encontrarmos artigos na literatura, incluindo um de 14 anos atrás que preveem algo exatamente como esse fenômeno, isso pega muito peso de mim. ' E, adivinhe, ele encontrou um predição de 2003 de stau sleptons aparecendo assim.
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