Ο πιο απομακρυσμένος ανιχνευτής σωματιδίων στη Γη έχει ανιχνεύσει το πιο ενεργητικό σωματίδιο αντιύλης: ένα μοναδικό σωματίδιο υπεριώδους που έπεσε στον πάγο της Ανταρκτικής με την (σχετικά) ενέργεια βροντής 6.300 κουνουπιών.
Η σύγκρουση συνέβη το 2016, αλλά οι ερευνητές επιβεβαίωσαν μόνο τις λεπτομέρειες της εκδήλωσης στις 10 Μαρτίου σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature. Αυτό το αντινετρίνο, ένα αντιπυρηνικό, δύσκολο να ανιχνευθεί, είναι σωματίδια γνωστά ως νετρίνο, συγκρούστηκε με ένα ηλεκτρόνιο κάπου στον πάγο της Ανταρκτικής με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Αυτή η σύγκρουση δημιούργησε μια βροχή σωματιδίων που εντοπίστηκαν από το θαμμένο Παρατηρητήριο Ice Cube Neutrino, μια εγκατάσταση που είναι υπεύθυνη για μεγάλο μέρος της σημαντικής έρευνας για τα νετρίνα υψηλής ενέργειας της τελευταίας δεκαετίας. Τώρα, οι φυσικοί του IceCube αναφέρουν ότι αυτή η βροχή σωματιδίων περιείχε αποδεικτικά στοιχεία για μια μακρά θεωρητική, αλλά που δεν έχουμε ξαναδεί, γνωστή ως “συντονισμός Glashow”.
Το 1960, ο φυσικός Stephen Glashow, τότε μεταπτυχιακός ερευνητής στο Σκανδιναβικό Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής στη Δανία, προέβλεψε ότι όταν ένα αντινετρίνο αρκετά υψηλής ενέργειας συγκρουστεί με ένα ηλεκτρόνιο, θα παράγει ένα βαρύ, βραχύβιο σωματίδιο γνωστό ως ένα μποζόνιο. Η πρόβλεψη του Glashow βασίστηκε στους θεμελιώδεις κανόνες του Πρότυπου Μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής, μια θεωρία που κυριαρχεί στον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές κατανοούν τα πάντα, από το εσωτερικό των ατόμων έως το φως έως την αντιύλη.
Η ανίχνευση του συντονισμού του Glashow είναι μια ισχυρή επιβεβαίωση του Standard Model. Αλλά απαιτεί το νετρίνο να μεταφέρει πολύ περισσότερη ενέργεια από οποιονδήποτε επιταχυντή σωματιδίων από το 1960 ή το 2021.
Συνήθως είναι δύσκολο να τυλίξεις το μυαλό σου γύρω από τους αριθμούς που εμπλέκονται σε σωματίδια υψηλής ενέργειας. Ένα μόνο νετρίνο έχει μάζα περίπου 2 δισεκατομμυρίων δισεκατομμυρίων δισεκατομμυρίων γραμμαρίων, και χιλιάδες νετρίνα χαμηλής ενέργειας από τον ήλιο περνούν μέσα από το σώμα σας κάθε δευτερόλεπτο της ημέρας χωρίς αισθητά αποτελέσματα. Ένα νετρίνο με 6,3 petelectronvolts (PeV) ενέργειας είναι ένα άλλο θηρίο. Σύμφωνα με το CERN, το ευρωπαϊκό εργαστήριο φυσικής, ένα teraelectronvolt (TeV) ισοδυναμεί με την ενέργεια ενός κουνουπιού που πετά με ταχύτητα 1 mph (1,6 km / h). Και το 6,3 PeV είναι 6,300 TeV. Γυρίστε λοιπόν αυτό το ενιαίο κουνούπι σε ένα σμήνος 6.300 (ή επιταχύνετε το σε Mach-8.2, περισσότερο από τέσσερις φορές την υψηλότερη ταχύτητα ενός F-16) και έχετε την ενέργεια του μοναδικού άπειρου σωματιδίου που απαιτείται για τον συντονισμό του Glashow.
Ένας άλλος τρόπος να σκεφτούμε το 6,3 PeV: Είναι 450 φορές η μέγιστη ενέργεια που πρέπει να παράγει ο Μεγάλος Hadron Collider – επιταχυντής πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων CERN (27 χιλιόμετρα) υπεύθυνος για την ανίχνευση του μποζόνιου Higgs, στα τέλη της δεκαετίας του 2020 μετά από συνεχείς αναβαθμίσεις.
Δεδομένης της τεράστιας απαιτούμενης ενέργειας, κανείς δεν ήλπιζε να εντοπίσει τον συντονισμό του Glashow χρησιμοποιώντας μόνο ανθρώπινα εργαλεία. Αλλά το Ice Cube, που ανιχνεύει σωματίδια που πέφτουν από τον ουρανό, παίρνει μια βοήθεια από το απέραντο σύμπαν. Το σωματίδιο που έπεσε στον πάγο το 2016 παρήγαγε μια χαρακτηριστική βροχή σωματιδίων που οι ερευνητές λένε τώρα προήλθαν από ένα αποσυντιθέμενο W μποζόνιο, το οποίο είναι ένα θεμελιώδες σωματίδιο που μαζί με το μποζόνιο Z θεωρείται ότι είναι υπεύθυνο για την αδύναμη δύναμη. Και αυτό είναι το ενδεικτικό σημάδι ενός 6.3-PeV antineutrino και του συντονισμού του Glashow.
Οι ερευνητές εξακολουθούν να μην είναι σίγουροι τι κοσμικός επιταχυντής παρήγαγε το τερατώδες σημείο της αντιύλης, αλλά είπε ότι περισσότερα γεγονότα θα πρέπει να τους βοηθήσουν να βελτιώσουν τα μοντέλα τους από ό, τι οι φυσικοί διαστημικοί κανόνες παράγουν τέτοια ακραία σωματίδια και πυροδοτούν στη Γη.