Ένα μυστηριώδες φαινόμενο από τα βάθη της Γης έχει προκαλέσει αμηχανία στην επιστημονική κοινότητα, καθώς ραδιοσήματα που εντοπίστηκαν στην Ανταρκτική φαίνεται να αψηφούν τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής. Το πείραμα ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), ένα επιστημονικό πρόγραμμα της NASA που χρησιμοποιεί κεραίες τοποθετημένες σε αερόστατα για την ανίχνευση κοσμικών κυμάτων, κατέγραψε ανωμαλίες που οι επιστήμονες δεν μπορούν ακόμη να εξηγήσουν.
Το ANITA έχει σχεδιαστεί για να πετά σε υψόμετρα από 30 έως 39 χιλιόμετρα πάνω από την παγωμένη ήπειρο, αναζητώντας ραδιοκύματα που παράγονται όταν κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με την ατμόσφαιρα. Ωστόσο, σε αρκετές περιπτώσεις, κατέγραψε παράξενα σήματα τα οποία φαίνεται να προέρχονται όχι από το Διάστημα, αλλά από το εσωτερικό της Γης. Όπως εξηγεί η Stephanie Wissel, αναπληρώτρια καθηγήτρια Φυσικής στο Penn State και συγγραφέας της μελέτης, τα σήματα εντοπίστηκαν υπό γωνία έως και 30 μοιρών κάτω από την επιφάνεια του πάγου, γεγονός που υποδηλώνει ότι προήλθαν από βάθη 6.000 έως 7.000 χιλιομέτρων στερεού φλοιού.
Αυτό, με βάση τη σημερινή κατανόηση της σωματιδιακής φυσικής, είναι απλώς αδύνατο. Τα ραδιοκύματα θα έπρεπε να έχουν απορροφηθεί πλήρως από τον βραχώδη φλοιό της Γης και να μην καταφέρουν να φτάσουν στην επιφάνεια. «Είναι ένα συναρπαστικό πρόβλημα, γιατί μέχρι στιγμής δεν έχουμε καμία ερμηνεία για το τι προκαλεί αυτές τις ανωμαλίες», δήλωσε η Wissel.
Η βασική αποστολή του ANITA είναι να συλλέξει πληροφορίες για κοσμικά φαινόμενα μέσα από σήματα που φτάνουν στη Γη, με κύριο αντικείμενο μελέτης τα νετρίνα. Αυτά τα εξαιρετικά μικρά υποατομικά σωματίδια, τα οποία δεν φέρουν ηλεκτρικό φορτίο και έχουν ελάχιστη μάζα, βρίσκονται παντού στο Σύμπαν και προέρχονται κυρίως από πηγές υψηλής ενέργειας, όπως ο Ήλιος και οι υπερκαινοφανείς αστέρες.
Το πρόβλημα με τα νετρίνα είναι ότι είναι εξαιρετικά δύσκολο να ανιχνευθούν. Το ANITA προσπαθεί να το αντιμετωπίσει αυτό αναζητώντας τα ραδιοσήματα που αυτά παράγουν όταν συγκρούονται με τον πάγο της Ανταρκτικής. Καθώς τα νετρίνα διαπερνούν τον πάγο, προκαλούν αλυσιδωτές αντιδράσεις, τις λεγόμενες “παροδικές βροχές σωματιδίων” (ice showers), οι οποίες παράγουν ραδιοκύματα τα οποία το ANITA μπορεί να εντοπίσει.
Οι συγκρούσεις αυτές παράγουν επίσης ένα σωματίδιο που ονομάζεται ταυ λεπτόνιο, το οποίο με τη σειρά του αποσυντίθεται και δημιουργεί νέες “ατμοσφαιρικές βροχές” σωματιδίων. Μέσα από τη διακριτή καταγραφή και ανάλυση αυτών των φαινομένων, οι ερευνητές μπορούν να καταλάβουν ποιο σωματίδιο ευθύνεται για το εκάστοτε σήμα και να το εντοπίσουν πίσω στην πηγή του.
Ωστόσο, οι γωνίες υπό τις οποίες εντοπίστηκαν τα σήματα που μελετά η ομάδα της Wissel αποκλείουν την πιθανότητα να προέρχονται από τέτοιες συγκρούσεις. Τα δεδομένα δεν συνάδουν ούτε με την παρουσία νετρίνων ούτε με ταυ λεπτόνια. Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε δεδομένα από πολλές πτήσεις του ANITA και τα συνέκρινε με θεωρητικά μοντέλα και προσομοιώσεις τόσο για κοσμικές ακτίνες όσο και για τις ατμοσφαιρικές τους επιδράσεις. Κάθε γνωστός τύπος σήματος εξαιρέθηκε ως πιθανή εξήγηση.
Αναζητώντας περισσότερες απαντήσεις, οι επιστήμονες στράφηκαν σε άλλα μεγάλα πειράματα που καταγράφουν νετρίνα, όπως το IceCube στην Ανταρκτική και το Pierre Auger Observatory στην Αργεντινή. Όμως κανένα από αυτά δεν είχε εντοπίσει αντίστοιχες ανωμαλίες. Αυτό που γνωρίζουμε με βεβαιότητα, επισημαίνει η Wissel, είναι πως οι πηγές των περίεργων σημάτων δεν είναι νετρίνα.
Το επόμενο βήμα, σύμφωνα με τους ερευνητές, είναι η αποστολή ενός πιο προηγμένου ανιχνευτή. Στο Penn State, η ομάδα της Wissel εργάζεται ήδη πάνω στο PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observation), μια νέα αποστολή με μεγαλύτερες δυνατότητες ανίχνευσης. Το PUEO θα είναι εξοπλισμένο για να καταγράφει με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια σήματα νετρίνων, αλλά και να εντοπίζει περισσότερα από τα μυστηριώδη σήματα που προκάλεσαν τη σύγχυση των επιστημόνων.
Η ίδια η Wissel διατηρεί επιφυλάξεις αλλά και ελπίδα:
Η υποψία μου είναι ότι κάποιο περίεργο φαινόμενο διάδοσης ραδιοκυμάτων συμβαίνει κοντά στον πάγο ή στον ορίζοντα, το οποίο ακόμα δεν κατανοούμε πλήρως. Εξετάσαμε αρκετά τέτοια ενδεχόμενα, αλλά μέχρι τώρα δεν έχουμε βρει κάτι που να τα επιβεβαιώνει. Προς το παρόν, παραμένει ένα από τα μακροχρόνια αινίγματα της φυσικής. Όταν εκτοξευθεί το PUEO, ελπίζω ότι η αυξημένη ευαισθησία του θα μας επιτρέψει να καταγράψουμε περισσότερες ανωμαλίες και ίσως να καταλάβουμε τελικά τι είναι. Αν εντοπίσουμε και νετρίνα, αυτό από μόνο του θα ήταν εξαιρετικά συναρπαστικό.
[via]
