За пределами Стандартной модели: загадочные сигналы из Антарктики 0:02
Физика элементарных частиц находится в уникальной точке своего развития: возможности Большого адронного коллайдера (БАК) по поиску новых физических явлений практически исчерпаны. Несмотря на подтверждение существования бозона Хиггса в 2013 году, Стандартная модель остается неполной, так как не объясняет природу фундаментальных сил и их иерархию.
Суперсимметрия и «проблема иерархии» 1:20
Одной из главных надежд теоретиков долгое время оставалась суперсимметрия (SUSY) — гипотетическое расширение Стандартной модели. Она предлагает решение «проблемы иерархии», объясняя, почему гравитация настолько слабее остальных фундаментальных взаимодействий.
- Суть концепции: SUSY постулирует наличие симметрии между фермионами (материей) и бозонами (переносчиками взаимодействий).
- Предсказание: Каждая частица Стандартной модели должна иметь своего «суперпартнера» противоположного типа.
- Масса: Ожидается, что суперпартнеры обладают значительно большей массой, чем их известные аналоги.
БАК должен был обнаружить эти частицы, но на данный момент эксперименты не дали результатов. Это не опровергает теорию полностью, но предполагает, что суперсимметричные частицы могут быть гораздо массивнее, чем предполагалось ранее. Для их обнаружения требуются энергии столкновений, недоступные земным ускорителям.
ANITA: космический детектор в небе Антарктиды 4:23
Ученые нашли способ использовать Вселенную как гигантский ускоритель частиц. Сверхновые, гамма-всплески и магнитные поля черных дыр разгоняют космические лучи до энергий, в миллиарды раз превышающих возможности БАК.
Для фиксации этих частиц используется проект ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) — радиоантенна, закрепленная на воздушном шаре, который парит на высоте 37 километров над Антарктидой.
- Принцип работы: ANITA сканирует 15 миллионов квадратных километров ледяного щита, ожидая регистрации радиоимпульсов (излучение Черенкова), возникающих при взаимодействии нейтрино с ядрами атомов в толще льда.
- Специфика: Антенна настроена на поиск нейтрино, приходящих снизу, которые прошли сквозь толщу планеты.
Загадка частиц из центра Земли 7:36
Исследователи столкнулись с аномалией: детектор зафиксировал два высокоэнергетических радиовсплеска, которые, по всей видимости, были вызваны частицами, прошедшими сквозь всю планету. Согласно существующим представлениям, нейтрино таких энергий должны терять энергию при прохождении через тысячи километров скальных пород, магмы и железа.
Астрофизики Дерек Фокс, Стайн Сигурдссон и их команда предложили возможное объяснение через призму суперсимметрии.
- Гипотеза «стау» (stau): Суперсимметричный партнер тау-лептона может быть способен пройти сквозь Землю, а затем распасться вблизи детектора, создавая наблюдаемый эффект.
- Альтернативы:
- Существование стерильных нейтрино, не вписывающихся в Стандартную модель.
- Редкое случайное совпадение с потоком обычных нейтрино от сверхновой (вероятность около 3%).
- Пробелы в понимании того, как нейтрино распространяются через недра планеты.
Поиск подобных событий в архивах данных обсерватории IceCube пока не дал однозначных результатов — обнаруженные там похожие следы могут принадлежать как «скучным» мюонным нейтрино, так и новым частицам. На данный момент это лишь «заманчивый намек», требующий дальнейших наблюдений.
