Bạn có biết rằng những tín hiệu kỳ lạ từ không gian ngoài kia đang liên tục tiếp cận Trái Đất? Chúng đến từ những nguồn như pulsars, quasars và siêu tân tinh. Gần đây, tại Antarctica, một tín hiệu dường như xuất hiện bất ngờ, nhưng điều thú vị là nó không đến từ bầu trời mà là từ sâu thẳm đại dương.
Hai thập kỷ trước, bên trên những vùng băng giá mênh mông, các thiết bị trên tàu thí nghiệm Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) – hiện đã ngừng hoạt động – đã thu nhận sóng radio từ các tia vũ trụ đang lao qua khí quyển. Khi những tia này va chạm với các hạt trong khí quyển, chúng phân tán thành các hạt thứ cấp, hàng trăm trong số đó đi xuyên qua cơ thể chúng ta mỗi giây mà chúng ta không hề hay biết. Bằng việc phát hiện những hạt này, ANITA đã cung cấp cái nhìn sâu sắc về các sự kiện vũ trụ xa xôi.
Nhưng sau đó, mọi thứ trở nên kỳ lạ. ANITA phát hiện ra những tín hiệu bất thường đến từ dưới đường chân trời, với các góc rất sắc nét khoảng 30 độ dưới mặt băng. Những tín hiệu có vẻ như là sóng radio này đã phải xuyên qua hàng nghìn cây số đá mà lẽ ra chúng phải bị hấp thụ. Làm thế nào mà những xung tia vũ trụ năng lượng siêu cao (UHECR) này có thể được phát hiện là một bí ẩn.
Nhà vật lý Stephanie Wissel từ Đại học Penn State, người đã xem xét dữ liệu ANITA để tìm tín hiệu từ neutrinos (một loại hạt cơ bản cũng đã được biết đến là bí ẩn), chưa bao giờ thấy điều gì tương tự như vậy. “Với những khó khăn trong việc giải thích các sự kiện bất thường của ANITA, chúng đã thu hút được rất nhiều sự chú ý,” Wissel và nhóm nghiên cứu của cô cho biết trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Physical Review Letters. “Các cách giải thích lý thuyết về [vật lý kỳ lạ] đã được đưa ra, đề cập đến những hạt mới có khả năng gây ra các trận mưa lên hướng trong khí quyển.”
Nhóm nghiên cứu đã nghĩ rằng có thể tín hiệu này đến từ những neutrinos khó nắm bắt, được giải phóng từ những vật thể và hiện tượng tạo ra lượng năng lượng cực lớn. Hầu hết neutrinos không tương tác với vật chất, nhưng neutrinos tau lại tương tác với băng. Loại neutrino này liên quan đến lepton tau, một hạt cơ bản khác bắt đầu phân rã sau khi được giải phóng từ băng, mất năng lượng khi chúng phân hủy. Quá trình phân rã của neutrino tau sẽ phát ra tín hiệu được gọi là "mưa không khí", và bức xạ điện từ được phát ra từ những trận mưa này có thể được một ăng ten radio như ANITA phát hiện.
Tuy nhiên, tín hiệu này không đến từ neutrinos hoặc neutrinos tau. Bất kỳ điều gì tạo ra những tín hiệu này đều không tương thích với các mô phỏng máy tính và các mô hình toán học về cả tia vũ trụ và các trận mưa không khí lên hướng giả thuyết. Chính tín hiệu này cũng khác biệt với bất kỳ thứ gì mà các thiết bị 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 những hạt cơ bản. Chúng chỉ có thể được gọi là bất thường.
“Kết quả của cuộc tìm kiếm này không hỗ trợ cho giả thuyết rằng các xung bất thường được phát hiện […] được gây ra bởi những trận mưa không khí từ các tương tác của hạt hoặc phân rã, chẳng hạn như từ sự phân rã của tau đi lên, điều này hình thành cơ sở cho các giải thích đã được đề xuất dựa trên vật lý vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn,” các nhà nghiên cứu cho biết.
Liệu những tín hiệu này có thể đến từ những hạt chưa từng được biết đến trong vật lý không? Có khả năng. Tuy nhiên, chúng cũng có thể đến từ những neutrinos đã bị bỏ sót. Hiện tại, Wissel đang làm việc trên phiên bản kế nhiệm của ANITA – máy phát hiện neutrino PUEO lớn hơn và nhạy hơn. Có thể hiện tượng kỳ lạ này sẽ cho chúng ta biết điều gì đó mà chúng ta chưa bao giờ tưởng tượng được.
Elizabeth Rayne là một nhà văn. Tác phẩm của cô đã xuất hiện trên các tạp chí như Popular Mechanics, Ars Technica, SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Den of Geek, Forbidden Futures và Collective Tales. Cô sống bên ngoài thành phố New York cùng với con vẹt Lestat. Khi không viết, cô thường vẽ, chơi piano hoặc biến hình.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/sc...089793/mysterious-signals-antarctica-physics/
Hai thập kỷ trước, bên trên những vùng băng giá mênh mông, các thiết bị trên tàu thí nghiệm Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) – hiện đã ngừng hoạt động – đã thu nhận sóng radio từ các tia vũ trụ đang lao qua khí quyển. Khi những tia này va chạm với các hạt trong khí quyển, chúng phân tán thành các hạt thứ cấp, hàng trăm trong số đó đi xuyên qua cơ thể chúng ta mỗi giây mà chúng ta không hề hay biết. Bằng việc phát hiện những hạt này, ANITA đã cung cấp cái nhìn sâu sắc về các sự kiện vũ trụ xa xôi.
Nhưng sau đó, mọi thứ trở nên kỳ lạ. ANITA phát hiện ra những tín hiệu bất thường đến từ dưới đường chân trời, với các góc rất sắc nét khoảng 30 độ dưới mặt băng. Những tín hiệu có vẻ như là sóng radio này đã phải xuyên qua hàng nghìn cây số đá mà lẽ ra chúng phải bị hấp thụ. Làm thế nào mà những xung tia vũ trụ năng lượng siêu cao (UHECR) này có thể được phát hiện là một bí ẩn.
Nhà vật lý Stephanie Wissel từ Đại học Penn State, người đã xem xét dữ liệu ANITA để tìm tín hiệu từ neutrinos (một loại hạt cơ bản cũng đã được biết đến là bí ẩn), chưa bao giờ thấy điều gì tương tự như vậy. “Với những khó khăn trong việc giải thích các sự kiện bất thường của ANITA, chúng đã thu hút được rất nhiều sự chú ý,” Wissel và nhóm nghiên cứu của cô cho biết trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Physical Review Letters. “Các cách giải thích lý thuyết về [vật lý kỳ lạ] đã được đưa ra, đề cập đến những hạt mới có khả năng gây ra các trận mưa lên hướng trong khí quyển.”
Nhóm nghiên cứu đã nghĩ rằng có thể tín hiệu này đến từ những neutrinos khó nắm bắt, được giải phóng từ những vật thể và hiện tượng tạo ra lượng năng lượng cực lớn. Hầu hết neutrinos không tương tác với vật chất, nhưng neutrinos tau lại tương tác với băng. Loại neutrino này liên quan đến lepton tau, một hạt cơ bản khác bắt đầu phân rã sau khi được giải phóng từ băng, mất năng lượng khi chúng phân hủy. Quá trình phân rã của neutrino tau sẽ phát ra tín hiệu được gọi là "mưa không khí", và bức xạ điện từ được phát ra từ những trận mưa này có thể được một ăng ten radio như ANITA phát hiện.
Tuy nhiên, tín hiệu này không đến từ neutrinos hoặc neutrinos tau. Bất kỳ điều gì tạo ra những tín hiệu này đều không tương thích với các mô phỏng máy tính và các mô hình toán học về cả tia vũ trụ và các trận mưa không khí lên hướng giả thuyết. Chính tín hiệu này cũng khác biệt với bất kỳ thứ gì mà các thiết bị 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 những hạt cơ bản. Chúng chỉ có thể được gọi là bất thường.
“Kết quả của cuộc tìm kiếm này không hỗ trợ cho giả thuyết rằng các xung bất thường được phát hiện […] được gây ra bởi những trận mưa không khí từ các tương tác của hạt hoặc phân rã, chẳng hạn như từ sự phân rã của tau đi lên, điều này hình thành cơ sở cho các giải thích đã được đề xuất dựa trên vật lý vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn,” các nhà nghiên cứu cho biết.
Liệu những tín hiệu này có thể đến từ những hạt chưa từng được biết đến trong vật lý không? Có khả năng. Tuy nhiên, chúng cũng có thể đến từ những neutrinos đã bị bỏ sót. Hiện tại, Wissel đang làm việc trên phiên bản kế nhiệm của ANITA – máy phát hiện neutrino PUEO lớn hơn và nhạy hơn. Có thể hiện tượng kỳ lạ này sẽ cho chúng ta biết điều gì đó mà chúng ta chưa bao giờ tưởng tượng được.
Elizabeth Rayne là một nhà văn. Tác phẩm của cô đã xuất hiện trên các tạp chí như Popular Mechanics, Ars Technica, SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Den of Geek, Forbidden Futures và Collective Tales. Cô sống bên ngoài thành phố New York cùng với con vẹt Lestat. Khi không viết, cô thường vẽ, chơi piano hoặc biến hình.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/sc...089793/mysterious-signals-antarctica-physics/
