Cząstka antymaterii uderzyła w Antarktydę
Detektor cząstek na Antarktydzie wykrył najbardziej energetyczną cząstkę antymaterii w historii. Do zdarzenia doszło w 2016 r., ale naukowcom potrzebne były lata, aby potwierdzić jej istnienie. Wyniki badań opublikowano 10 marca w "Nature".
Mowa o antyneutrinie, które zderzyło się z elektronem gdzieś w lodach Antarktydy z prędkością niemalże światła. Zderzenie to stworzyło deszcz cząstek wykrytych przez zakopane w ziemi Obserwatorium Neutrin IceCube. Teraz fizycy donoszą, że ten strumień cząstek zawierał dowody na istnienie od dawna teoretyzowanego, ale nigdy wcześniej nie widzianego zjawiska znanego jako rezonans Glashowa.
W 1960 r. fizyk Stephen Glashow, wówczas pracownik naukowy Nordic Institute for Theoretical Physics w Danii, przewidział, że kiedy odpowiednio wysokoenergetyczne antyneutrino zderzy się z elektronem, wytworzy ciężką, krótkotrwałą cząstkę znaną jako bozon W. Przewidywania Glashowa opierały się na podstawowych zasadach Modelu Standardowego - teorii, która dominuje w sposobie rozumienia przez naukowców wszystkiego, od wnętrza atomów, przez światło, po antymaterię.
Wykrycie rezonansu Glashowa jest potwierdzeniem prawdziwości Modelu Standardowego. Wymaga jednak, aby neutrino niosło ze sobą znacznie więcej energii, niż jest w stanie wyprodukować jakikolwiek akcelerator cząstek z 1960 lub 2021 roku - 6,3 petaelektronowoltów (PeV).
Zwykle trudno jest zrozumieć liczby związane z cząstkami wysokoenergetycznymi. Pojedyncze neutrino ma masę ok. 2 miliardów miliardów miliardowych części grama, a tysiące niskoenergetycznych neutrin ze Słońca przechodzi przez nasze ciało w każdej sekundzie bez zauważalnych skutków. Neutrino o energii 6,3 petaelektronowoltów (PeV) to zupełnie inna kwestia. Według CERN, teraelektronowolt (TeV) jest równoważny energii pojedynczego komara lecącego z prędkością 1,6 km/h. A 6,3 PeV to 6300 TeV. Można zatem powiedzieć, że mówimy o roju 6300 komarów lub jednym komarze rozpędzonym do prędkości Mach 8,2.
Ze względu na wymaganą ogromną energię, nikt nie miał nadziei na wykrycie rezonansu Glashowa. Jednak IceCube ma pomoc. Cząstka, która uderzyła w lód w 2016 roku, wytworzyła charakterystyczny deszcz cząstek, który według naukowców pochodzi z rozpadającego się bozonu W, fundamentalnej cząstki, która wraz z bozonem Z jest uważana za odpowiedzialną za oddziaływania słabe. A to znak rozpoznawczy antyneutrina o energii 6,3 peV i rezonansu Glashowa.
