Balon experimentu ANITA se připravuje ke startu. Kredit: NASA.

Z ponurého antarktického ledu se vynořuje něco tajemného. Není to začátek sci-fi hororu, ale momentální stav věcí v částicové fyzice, které by mohly pořádně zatřást Standardním modelem. Vědci zatím nevědí, co to vlastně je. Podle všeho jde o nějakou komponentu kosmického záření, která si sviští vesmírem a bombarduje vše, co mu stojí v cestě. A proletí skrz Zemi.

Derek Brindley Fox. Kredit: Pennsylvania State University.

V Antarktidě vylétají ven nějaké vysokoenergetické částice, které předtím nejspíš přiletěly vesmírem, projely Zemí jako máslem, a pak zase míří dál, do vesmírného nekonečna. Jenomže to je problém. Neznáme částice, které by takovému chování odpovídaly. Víme o nízkoenergetických neutrinech, která klidně proletí kilometry horniny, aniž by si toho všimla. Ale vysokoenergetická neutrina a další známé vysokoenergetické částice přiletí a prakticky vždy se okamžitě s něčím srazí. Co víme, tak nikdy neproletí skrz Zemi.

Neutrinová observatoř IceCube. Kredit: IceCube Neutrino Observatory.

Nicméně, od března 2016 zaznamenal experiment NASA jménem ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) dvě události s vysokoenergetickým kosmickým zářením, které ale podle všeho přiletělo skrz Zemi. ANITA je rozkošný experiment, který zahrnuje anténu instalovanou na balonu, co létá nad Antarktidou. Experiment je přitom vymyšlený tak, že by měl lovit kosmické záření z vesmíru. Když postupně detekoval dvě vysokoenergetické částice kosmického záření, které k balonu zjevně přiletěly skrz planetu, tak to vzbudilo ohromný rozruch.

Fyzici samozřejmě nelení a vymýšlejí možná vysvětlení. Nabízejí podivuhodné částice, včetně kandidátů na temnou hmotu, jako jsou například sterilní neutrina. Zatím se každopádně zdá, že experiment ANITA mohl ulovit částice, které nejsou ze Standardního modelu. Zároveň ale stále není vyloučeno, že ANITA narazila na něco obyčejnějšího, co by neznamenalo novou fyziku.

Tým experimentu ANITA vyzvedává zařízení po úspěšném letu. Kredit: Australian Antarctic Division.

Jenže, v těchto dnech se na preprintovém serveru arXiv objevil výzkum Dereka Foxe z Pensylvánské státní univerzity a jeho spolupracovníků, kteří tvrdí, že ve skutečnosti víme o více případech, kdy vysokoenergetická částice vylétla z antarktického ledu vzhůru. Tři takové události podle nich detekovala antarktická neutrinová observatoř IceCube. Zatím je ale nikdo nespojoval s úlovky experimentu ANITA. Fox a spol. spočítali, že šance na to, aby šlo o částice ze Standardního modelu, je menší než 1 ku 3,5 milionům. Řečeno roztomilým žargonem fyzikální statistiky, mají to na 5,8 až 7,0 sigma, podle způsobu výpočtu. To je dost slušné.

Foxův tým zvážil všechny známé možnosti a nakonec dospěl k názoru, že by mělo jít o supersymetrické částice. S největší pravděpodobností to prý jsou doposud čistě teoretické částice zvané stau sleptony. To by měli být supersymetričtí partneři tau leptonů neboli tauonů ze Standardního modelu. Foxův tip potvrzuje i řada dřívějších výzkumných publikací, které byly sepsány před objevením anomálií v experimentu ANITA. Teoretici v nich předpovídají, že by neutrinové observatoře, mimo jiné, mohly objevit právě i stau sleptony.

Zatím se ale ještě slavit nebude. Kolem údajných nových částic je spousta nejistoty. Zatím víme jenom to, že musejí jen velmi slabě interagovat s běžnými částicemi, jinak by jen těžko proletěly Zemí. Týmy kolem experimentů ANITA a IceCube budou sbírat další data jako zběsilé. Jde o hodně. Pokud by se potvrdilo, že ANITA s IceCube nalezly supersymetrii, tak to bude pořádná jízda s Nobelovkami. Vědci a umělé inteligence se také pustí do prohrabávání starších dat a budou v nich hledat podobné události. NASA vyjde lovcům nových částic vstříc a přislíbila jim více letů balonu experimentu ANITA. Situaci budeme nadále pečlivě sledovat. Třeba se nakonec v Antarktidě najde i temná hmota.

Video:  NASA-funded Balloon Recovered From Antarctica


Video: A Quest to Antarctica


Literatura
Live Science 26. 9. 2018, arXiv:1809.09615.