ANITA maakt zich klaar om te lanceren vanaf Antarctica, in de buurt van station McMurdo, in december 2016. NASA

Er gebeurt iets vreemds boven het bevroren landschap van Antarctica.

Toen wetenschappers in 2006 een wetenschappelijke ballonmissie, de Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) boven het continent lanceerden, een kosmische straal ketste af op een van zijn instrumenten. Dat is niet zo vreemd. Kosmische stralen vliegen de hele tijd vanuit de verre ruimte, en ANITA kan ze detecteren en hun energie meten. Maar bij deze gelegenheid de kosmische straal kwam niet van boven, het kwam van onderstaand . Dit hoogenergetische deeltje was uit het ijs tevoorschijn gekomen en door de atmosfeer omhoog gereisd. Dat is niet iets dat kosmische straling zou moeten doen.

Tijdens een andere ANITA-vlucht in 2014, het gebeurde opnieuw .

Kosmische straling komt van enkele van de meest energetische plaatsen in het universum - van supernova's tot de wervelende muiltjes van zwarte gaten. Het zien van een kosmische straal uit de aarde suggereert dat dit deeltje vanuit de verre ruimte reisde en ging er dwars doorheen de planeet voordat ze aan de andere kant opduiken. Volgens de natuurkunde, echter, dit is onmogelijk.

Het ding met kosmische straling, die hoogenergetische protonen en atoomkernen zijn, is dat ze grote doorsneden hebben. Met andere woorden, ze hebben geen probleem om met materie om te gaan. Mocht een kosmische straal de aarde raken, het zal worden tegengehouden door de atmosfeer, als een kogel die een sintelblok raakt. Omgekeerd, neutrino's hebben zeer kleine doorsneden, wat betekent dat deze spookachtige deeltjes door de materie ritselen alsof het er niet eens is. Neutrino's hebben zo'n zwakke wisselwerking met materie dat triljoenen van hen elke seconde ongehinderd door ons lichaam gaan. Maar de deeltjes die ANITA ontdekte waren geen neutrino's, ze waren (wat lijkt te zijn) kosmische stralen, en ze gingen dwars door onze planeet alsof het er niet eens was. Eerlijk gezegd, deze kosmische straling is niet normaal.

Nu hebben onderzoekers deze ANITA-gebeurtenissen opnieuw bekeken in een onderzoek dat in september 2018 werd ingediend en drie vergelijkbare detecties van opwaarts bewegende kosmische straling vonden in een ander Antarctica-experiment genaamd IceCube, een deeltjesdetector die in het ijs is begraven. Ze zijn tot een verbazingwekkende conclusie gekomen:deze zijn niet regelmatig, Standaardmodel kosmische straling; ze kunnen een bewijs zijn van exotische fysica.

Exotische natuurkunde verwijst naar natuurkunde die we momenteel niet begrijpen, en wetenschappers noemen het 'fysica voorbij het standaardmodel'. Het standaardmodel is een soort receptenboek dat het universum vertelt hoe subatomaire deeltjes (van elektronen tot fotonen tot quarks) zich zouden moeten gedragen. Toen de Large Hadron Collider (LHC) in 2012 het Higgs-deeltje ontdekte - het deeltje dat materie massa geeft - was het standaardmodel compleet; het theoretische raamwerk dat alle interacties tot op subatomaire schalen beschrijft, was ingepakt.

Er was, echter, een probleem. In feite, het waren er meerdere. Het Standaardmodel legt niet uit wat donkere materie en donkere energie zijn. Het kan ook niet verklaren waarom het grootste deel van het universum is gemaakt van materie in plaats van antimaterie. Er is ook de kwestie van de neutrinomassa - het standaardmodel schiet daar tekort, te. Er zijn veel mysteries die niet kunnen worden verklaard door het standaardmodel-receptenboek, dus natuurkundigen zijn hard aan het werk om bewijs te vinden voor een receptenboek dat het universum in de schaduw regeert.

gekmakend, de meest complexe experimenten op aarde hebben nog geen sluitend bewijs gevonden van dit schimmige rijk, al zijn er aanwijzingen. En, volgens de onderzoekers die de anomalieën van ANITA en IceCube onderzoeken, deze detecties van kosmische straling hebben mogelijk een venster geopend in de natuurkunde die verder gaat dan het standaardmodel, bewijs leveren van deeltjes die op kosmische straling lijken en toch gedraag je niet als kosmische stralen.

"[U] onder conservatieve extrapolaties van de [standaardmodel] interacties, er is geen deeltje dat zich door de aarde kan voortplanten [...] bij deze energieën en uitgangshoeken. We onderzoeken hier of "voorbij het standaardmodel" deeltjes nodig zijn om de ANITA-gebeurtenissen te verklaren, indien correct geïnterpreteerd, en concluderen dat ze ' schrijven de onderzoekers in hun studie.

"Supersymmetrie" (of SUSY) is een hypothetisch exotisch natuurkundig receptenboek dat kan helpen verklaren wat er aan de hand is. Deze hypothese suggereert dat alle deeltjes die we kennen en liefhebben SUSY-deeltjes hebben (ook wel "sparticles" genoemd). Deze sparticles zouden het standaardmodel in evenwicht brengen en zouden enkele van de mysteries kunnen verklaren die natuurkundigen en kosmologen in verwarring brengen. Zouden deze fantoomkosmische stralen eigenlijk een heel ander type deeltje kunnen zijn dat voortkomt uit supersymmetrie?

Het is te vroeg om te zeggen, en er zijn meer gegevens nodig, maar het is verleidelijk om te denken dat we per ongeluk een glimp van de natuurkunde hebben opgevangen buiten het standaardmodel op de meest extreme locatie op aarde.

Dat is nu interessant

Een deeltje wordt ook wel een superpartner genoemd. We geven de voorkeur aan splijtstof.