Głęboko pod lodem Antarktydy zarejestrowano nietypowe impulsy
Naukowcy, którzy analizowali dane z detektorów rozmieszczonych pod lodem w rejonie bieguna południowego, zidentyfikowali charakterystyczne impulsy powiązane z efektem Askaryana. Badania udało się przeprowadzić dzięki projektowi Askaryan Radio Array (ARA) Collaboration, który ma pomóc wykryć jedne z najbardziej energetycznych cząstek we Wszechświecie.
Badania na Antarktydzie. Pod lodem wykryto impulsy
W ramach prowadzonego na Antarktydzie projektu Askaryan Radio Array (ARA) Collaboration naukowcy zaobserwowali liczne anomalie. Podczas 208 dni obserwacji urządzenia ARA zarejestrowały 13 krótkich, nietypowych impulsów radiowych, dochodzących z wnętrza lodu. Dzięki temu pozyskano dowody na występowanie efektu Askaryana w lodzie.
Analizowano dane z detektorów zakopanych na głębokości od 150 do 200 metrów, niedaleko bieguna południowego - najbardziej wysuniętego na południe punktu na Ziemi. Stacje zostały rozmieszczone w pięciu punktach na obszarze o szerokości około 2 km.
Promieniowanie Askaryana zidentyfikowane w lodzie Antarktydy
Nowa szczegółowa analiza zarejestrowanych przez anteny sygnałów - bazująca na zaawansowanych symulacjach komputerowych - wykazała, że nie są one zakłóceniami technicznymi ani szumem radiowym, lecz idealnie pasują do impulsów, które powinny powstawać, gdy wysokoenergetyczne promienie kosmiczne uderzają w lód. Obserwowana częstotliwość zdarzeń, polaryzacja pola elektrycznego i inne zmienne są zgodne z efektem Askaryana.
Promieniowanie to przewidział ponad 60 lat temu fizyk Gurgen Askaryan. Już w 1962 roku zauważył on, że wysokoenergetyczne cząstki przechodzące przez gęsty materiał dielektryczny - na przykład asfalt, sól, czy też lód - powinny generować charakterystyczny impuls fal radiowych.
- Kiedy taka cząstka uderza w atom, wywołuje kaskadę cząstek wtórnych, które porywają elektrony z otaczającego materiału, tworząc ujemnie naładowany front deszczu cząstek, który emituje promieniowanie o częstotliwościach radiowych - tłumaczą specjaliści.
Promieniowanie Askaryana zaobserwowano po raz pierwszy eksperymentalnie w 2000 roku. Jak zaznaczają eksperci, efekt ten potwierdzono dotychczas w eksperymentach laboratoryjnych - teraz natomiast po raz pierwszy oficjalnie udowodniono jego występowanie w lodzie Antarktydy.
Poszukiwania wysokoenergetycznych neutrin
Wykrycie efektu Askaryana nie tylko stanowi kluczowy krok w badaniach, ale i potwierdza prawidłowe działanie ARA. Projekt Askaryan Radio Array prowadzony jest bowiem w celu poszukiwania niezwykle wysokoenergetycznych neutrin - jednych z najbardziej nieuchwytnych cząstek we Wszechświecie.
Sygnały neutrin w lodzie są niemal identyczne jak te od promieni kosmicznych: promienie kosmiczne docierają jednak tylko do płytszych warstw lodu, podczas gdy neutrina mogą przenikać bardzo głęboko, generując sygnały obserwowane pod innym kątem.
Badania, które pozwoliły udowodnić występowanie efektu Askaryana w lodzie, wykazały zatem także, że system ARA operuje dokładnie tak, jak zaplanowano.
Wyniki nowych badań opublikowano w czasopiśmie "Physical Review Letters". Wkrótce zespół ARA ma też opublikować kolejne dane z kilku lat pracy wszystkich pięciu stacji. Naukowcy spodziewają się wykrycia do siedmiu kandydatów na zdarzenia neutrinowe.
