Сигнал подводного телескопа произвел революцию в представлениях о современной физике

Физики предложили возможное объяснение необычному нейтрино рекордной энергии, недавно обнаруженному подводным телескопом КМ3НеТ в Средиземном море. По мнению исследователей, этот сигнал может указывать на существование новой физики за пределами Стандартной модели. Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).

Недавно детектор КМ3НеТ, расположенный на дне Средиземного моря, обнаружил нейтрино с энергией более 100 петаэлектронвольт. По оценкам ученых, энергия одного из событий достигла около 220 петаэлектронвольт — одного из самых энергичных нейтрино, когда-либо зарегистрированных.

Однако это наблюдение вызвало вопросы. По теоретическим предсказаниям, подобные частицы должен был быть обнаружен другим крупным нейтринным телескопом IceCube, расположенным во льдах Антарктики. Но за более длительный период наблюдений IceCube не зафиксировал событий сопоставимой энергии.

Физики из Университета штата Оклахома попытались объяснить это несоответствие. Ученые рассмотрели гипотезу существования так называемых стерильных нейтрино — гипотетических частиц, которые практически не взаимодействуют с обычной материей и пока не включены в Стандартную модель физики.

Ключевым фактором, по мнению авторов, может стать разница в пути, который проходят частицы, прежде чем попасть в детекторы. Нейтрино, обнаруженные KM3NeT, проходят примерно 150 км через земные породы и морскую воду. Для IceCube этот путь составляет всего около 14 км антарктического льда.

Согласно предложенной модели, поток стерильных нейтрино может превращаться в обычные, «активные» нейтрино, проходя через вещество Земли. Этот процесс связан с явлением нейтринных осцилляций — квантовым эффектом, при котором нейтрино меняют свой тип по мере движения.

Большая толщина материала на пути к детектору KM3NeT может усилить эту трансформацию, поэтому телескоп обнаруживает больше событий сверхвысокой энергии, чем IceCube.

По мнению авторов, подобные наблюдения могут стать новым инструментом изучения фундаментальной физики.

«Отсутствие подобных событий в IceCube уже может указывать на существование новой физики при чрезвычайно высоких энергиях», — говорят исследователи.

В будущем ученые планируют продолжить анализ наблюдений сверхэнергетических нейтрино и проверить, смогут ли новые детекторы подтвердить гипотезу о стерильных нейтрино и другие возможные отклонения от Стандартной модели.