Những tín hiệu lạ từ không gian bên ngoài liên tục đến với Trái Đất, phát ra từ nhiều nguồn như pulsars, quasars và siêu tân tinh. Gần đây, ở Nam Cực, một tín hiệu dường như xuất hiện từ hư vô, nhưng điều thú vị là nó không đến từ bầu trời mà lại từ độ sâu của đại dương.
Hai mươi năm trước, trên cao giữa một vùng băng tuyết mênh mông, những thiết bị trên dự án Antartic Impulsive Transient Antenna (ANITA) (giờ đã ngừng hoạt động) đã phát hiện ra những sóng vô tuyến từ các tia vũ trụ xuyên qua bầu khí quyển. Khi những tia này va chạm với các hạt trong khí quyển, chúng sẽ phân tán thành các hạt thứ cấp - hàng trăm hạt trong số đó đi qua cơ thể chúng ta mỗi giây mà chúng ta chẳng hề hay biết. Nhờ phát hiện những hạt này, ANITA đã mang đến cái nhìn sâu sắc về những sự kiện vũ trụ xa xôi. Nhưng sau đó, mọi thứ trở nên kỳ lạ.
ANITA đã phát hiện ra những tín hiệu bất thường phát ra từ phía dưới đường chân trời, với các góc rất sắc nét, khoảng 30 độ dưới bề mặt băng. Những gì có vẻ như là những xung radio lại phải vượt qua hàng nghìn dặm đá mà đáng lẽ phải bị hấp thụ. Việc làm thế nào mà những xung tia vũ trụ siêu cao năng (UHECR) này lại có thể được phát hiện là một điều bí ẩn. Nhà vật lý Stephanie Wissel từ Đại học Bang Pennsylvania, người đã nghiên cứu dữ liệu ANITA để tìm tín hiệu từ các neutrino (những hạt cơ bản đã rất bí ẩn) chưa bao giờ thấy điều gì tương tự như vậy.
"Chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm từ những sự kiện bất thường mà ANITA phát hiện," Wissel và nhóm nghiên cứu của cô cho biết trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Physical Review Letters. "Các diễn giải lý thuyết liên quan đến [vật lý kỳ lạ] đã được đưa ra, liên quan đến các hạt mới gây ra các trận mưa trên không có hướng đi lên trong khí quyển."
Các nhà nghiên cứu cho rằng có khả năng tín hiệu này đến từ những neutrino mơ hồ, vốn được phát ra từ các vật thể và hiện tượng tạo ra năng lượng cực lớn. Phần lớn neutrino không tương tác với bất kỳ thứ gì, nhưng neutrino tau lại có thể tương tác với băng. Loại neutrino này có liên quan đến lepton tau, một hạt cơ bản khác bắt đầu phân rã sau khi được phóng ra từ băng, mất năng lượng khi phân hủy. Sự phân rã của neutrino tau cuối cùng tạo ra tín hiệu được gọi là những trận mưa không khí, và bức xạ điện từ phát ra từ những trận mưa này có thể được phát hiện bởi một ăng-ten vô tuyến như ANITA. Nhưng, bất chấp điều đó, tín hiệu lại không đến từ neutrino hay neutrino tau.
Bất cứ thứ gì tạo ra những tín hiệu này đều không phù hợp với các mô phỏng máy tính và mô hình toán học về các tia vũ trụ cũng như các trận mưa không khí giả thuyết, và những tín hiệu này cũng không giống bất kỳ thiết bị nào tương tự như ANITA - chẳng hạn như Đài quan sát Neutrino IceCube và Đài quan sát Pierre Auger - từng thấy. Những tín hiệu này thậm chí không phù hợp với Mô hình Chuẩn của Vật lý Hạt, mô tả cách mà vật chất được cấu tạo từ các hạt cơ bản. Chúng chỉ có thể được gọi là bất thường.
"Các kết quả của cuộc tìm kiếm này không hỗ trợ diễn giải rằng các xung bất thường được phát hiện […] là do các trận mưa không khí từ các tương tác hạt hay phân rã, chẳng hạn như qua sự phân rã của các lepton tau đi lên, điều này lại là cơ sở cho các giải thích được đề xuất dựa trên vật lý vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn," các nhà nghiên cứu cho biết.
Liệu các tín hiệu có thể đến từ những hạt mà vật lý chưa khám phá? Có thể. Tuy nhiên, chúng cũng có thể đến từ những neutrino chưa được phát hiện. Wissel hiện đang làm việc trên người kế nhiệm của ANITA - một thiết bị phát hiện neutrino lớn hơn và nhạy hơn có tên PUEO. Có thể, sự bất thường này sẽ tiết lộ cho chúng ta điều gì đó mà chúng ta chưa bao giờ tưởng tượng nổi.
Elizabeth Rayne là một tác giả. Các tác phẩm của cô đã xuất hiện trên nhiều tạp chí như Popular Mechanics, Ars Technica, SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Den of Geek, Forbidden Futures và Collective Tales. Cô đang sống gần thành phố New York với con vẹt của mình, Lestat. Khi không viết lách, cô có thể đang vẽ, chơi piano hoặc biến hình.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/sc...089793/mysterious-signals-antarctica-physics/
Hai mươi năm trước, trên cao giữa một vùng băng tuyết mênh mông, những thiết bị trên dự án Antartic Impulsive Transient Antenna (ANITA) (giờ đã ngừng hoạt động) đã phát hiện ra những sóng vô tuyến từ các tia vũ trụ xuyên qua bầu khí quyển. Khi những tia này va chạm với các hạt trong khí quyển, chúng sẽ phân tán thành các hạt thứ cấp - hàng trăm hạt trong số đó đi qua cơ thể chúng ta mỗi giây mà chúng ta chẳng hề hay biết. Nhờ phát hiện những hạt này, ANITA đã mang đến cái nhìn sâu sắc về những sự kiện vũ trụ xa xôi. Nhưng sau đó, mọi thứ trở nên kỳ lạ.
ANITA đã phát hiện ra những tín hiệu bất thường phát ra từ phía dưới đường chân trời, với các góc rất sắc nét, khoảng 30 độ dưới bề mặt băng. Những gì có vẻ như là những xung radio lại phải vượt qua hàng nghìn dặm đá mà đáng lẽ phải bị hấp thụ. Việc làm thế nào mà những xung tia vũ trụ siêu cao năng (UHECR) này lại có thể được phát hiện là một điều bí ẩn. Nhà vật lý Stephanie Wissel từ Đại học Bang Pennsylvania, người đã nghiên cứu dữ liệu ANITA để tìm tín hiệu từ các neutrino (những hạt cơ bản đã rất bí ẩn) chưa bao giờ thấy điều gì tương tự như vậy.
"Chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm từ những sự kiện bất thường mà ANITA phát hiện," Wissel và nhóm nghiên cứu của cô cho biết trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Physical Review Letters. "Các diễn giải lý thuyết liên quan đến [vật lý kỳ lạ] đã được đưa ra, liên quan đến các hạt mới gây ra các trận mưa trên không có hướng đi lên trong khí quyển."
Các nhà nghiên cứu cho rằng có khả năng tín hiệu này đến từ những neutrino mơ hồ, vốn được phát ra từ các vật thể và hiện tượng tạo ra năng lượng cực lớn. Phần lớn neutrino không tương tác với bất kỳ thứ gì, nhưng neutrino tau lại có thể tương tác với băng. Loại neutrino này có liên quan đến lepton tau, một hạt cơ bản khác bắt đầu phân rã sau khi được phóng ra từ băng, mất năng lượng khi phân hủy. Sự phân rã của neutrino tau cuối cùng tạo ra tín hiệu được gọi là những trận mưa không khí, và bức xạ điện từ phát ra từ những trận mưa này có thể được phát hiện bởi một ăng-ten vô tuyến như ANITA. Nhưng, bất chấp điều đó, tín hiệu lại không đến từ neutrino hay neutrino tau.
Bất cứ thứ gì tạo ra những tín hiệu này đều không phù hợp với các mô phỏng máy tính và mô hình toán học về các tia vũ trụ cũng như các trận mưa không khí giả thuyết, và những tín hiệu này cũng không giống bất kỳ thiết bị nào tương tự như ANITA - chẳng hạn như Đài quan sát Neutrino IceCube và Đài quan sát Pierre Auger - từng thấy. Những tín hiệu này thậm chí không phù hợp với Mô hình Chuẩn của Vật lý Hạt, mô tả cách mà vật chất được cấu tạo từ các hạt cơ bản. Chúng chỉ có thể được gọi là bất thường.
"Các kết quả của cuộc tìm kiếm này không hỗ trợ diễn giải rằng các xung bất thường được phát hiện […] là do các trận mưa không khí từ các tương tác hạt hay phân rã, chẳng hạn như qua sự phân rã của các lepton tau đi lên, điều này lại là cơ sở cho các giải thích được đề xuất dựa trên vật lý vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn," các nhà nghiên cứu cho biết.
Liệu các tín hiệu có thể đến từ những hạt mà vật lý chưa khám phá? Có thể. Tuy nhiên, chúng cũng có thể đến từ những neutrino chưa được phát hiện. Wissel hiện đang làm việc trên người kế nhiệm của ANITA - một thiết bị phát hiện neutrino lớn hơn và nhạy hơn có tên PUEO. Có thể, sự bất thường này sẽ tiết lộ cho chúng ta điều gì đó mà chúng ta chưa bao giờ tưởng tượng nổi.
Elizabeth Rayne là một tác giả. Các tác phẩm của cô đã xuất hiện trên nhiều tạp chí như Popular Mechanics, Ars Technica, SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Den of Geek, Forbidden Futures và Collective Tales. Cô đang sống gần thành phố New York với con vẹt của mình, Lestat. Khi không viết lách, cô có thể đang vẽ, chơi piano hoặc biến hình.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/sc...089793/mysterious-signals-antarctica-physics/
