Найвіддаленіший детектор часток на Землі виявив найенергійнішу частку антиречовини, яка вдарилася у лід Антарктиди у 2016 році. Подробиці події дослідники підтвердили лише 10 березня у статті, опублікованій в журналі Nature.
Цей антинейтрино, аналог тонких часток, які важко виявити, зіткнувся з електроном десь в льодах Антарктиди майже зі швидкістю світла. Це зіткнення викликало потік часток, виявлених нейтринною обсерваторією IceCube – об’єктом на антарктичній станції Амундсен-Скотт, відповідальним за більшу частину важливих досліджень нейтрино високих енергій за останнє десятиліття. Тепер фізики IceCube повідомляють, що цей потік часток включав в себе свідчення, яке вже давно існує у вигляді теорії, але яке ніколи раніше не спостерігалося в реальності, відоме як «резонанс Глешоу».
Ще в 1960 році фізик Стівен Глешоу передбачив, що при зіткненні досить високоенергетичного антинейтрино з електроном утворюється важка частка, відома як W-бозон. Передбачення Глешоу ґрунтувалося на фундаментальних правилах Стандартної моделі фізики елементарних часток, теорії, яка визначає, як дослідники розуміють все, від нутрощів атомів до світла і антиречовини.
По темі:
- В NASA простежили джерело часток сонячної енергії
- Дивний нейтральний електрон виявлений в новому стані матерії
Виявлення резонансу Глешоу – переконливе підтвердження Стандартної моделі. Але для цього потрібно, щоб нейтрино несло набагато більше енергії, ніж будь-який прискорювач елементарних часток з 1960 або 2021 року може виробити: 6,3 петаелектронвольт (ПЕВ).
Зазвичай важко уявити собі числа, пов’язані з частками високих енергій. Окреме нейтрино має масу близько 2 мільярдів-мільярдів-мільярдів мільярдних часток грама, і тисячі нейтрино низької енергії від Сонця проходять через ваше тіло щосекунди без помітних ефектів. Нейтрино з енергією 6,3 ПЕВ – зовсім інше чудовисько. Згідно з CERN, європейською лабораторією фізики, тераелектронвольт (ТеВ) еквівалентний енергії одного комара, що летить зі швидкістю 1,6 км/год. А 6,3 ПЕВ становить 6300 ТеВ. Отже, перетворіть цього комара на рій з 6300, і ви отримаєте енергію єдиної нескінченно малої частки, необхідної для резонансу Глешоу.
Інший спосіб уявити собі 6,3 ПЕВ: це в 450 разів більше максимальної енергії, яку Великий адронний коллайдер – багатомільярдний прискорювач CERN довжиною 27 км, відповідальний за виявлення бозона Хіггса – повинен бути в змозі відтворювати на кінець 2020-х років після триваючих оновлень.
З огляду на величезну потребу в енергії, ніхто не сподівався виявити резонанс Глешоу, використовуючи тільки людські інструменти. Але IceCube, який виявляє частки, що падають з неба, отримав допомогу Всесвіту. Частка, яка врізалася у лід у 2016, зробила характерний потік часток, який, як тепер кажуть дослідники, походить від W-бозона, який розпадається і є фундаментальною часткою, яка разом з Z-бозоном, як вважається, відповідальна за слабку взаємодію. І це вірна ознака антинейтрино з енергією 6,3 ПЕВ і резонансом Глешоу.
Читайте також:
- Дослідники виявили перші нейтрино від розірваної зірки
- Вчені знайшли перші свідчення розпаду рідкісного бозона Хіггса