När ballongexperimentet ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) för några år sedan registrerade två kraftiga radiopulser som tycktes skjuta uppåt ur isen under 30–40 ° vinkel, skakade det om partikelfysiken. Signalerna gick inte att förklara med kända processer – neutriner som färdats genom 6 000 km berg och is borde ha absorberats långt innan de nådde detektorn.(arXiv, link.aps.org)
En ny studie i Physical Review Letters tar nu ett rejält grepp om mysteriet. Forskare inom Pierre Auger-observatoriet – världens största kosmiska strålningsdetektor i Argentina – har analyserat 14 års data från sina fluorescenskameror för att leta efter motsvarande uppåtgående luftduschar (eng. air showers) i energin 0,1–33 EeV. Resultatet: ett kandidat-event, helt förenligt med bakgrunden.
Varför är detta viktigt?
- Tau-neutrino-hypotesen under press
Om ANITA-pulserna orsakades av tau-neutriner som träffar isen, bildar tau-leptoner och skapar uppåtgående luftduschar, borde Auger ha sett minst 8–34 sådana händelser beroende på energispektrum. Att man inte gör det innebär att en diffus flux av ultrahöga tau-neutriner i stort sett kan uteslutas. - Standardmodellen klarar sig – än så länge
Resultaten pekar mot att de konstiga signalerna snarare handlar om okända radiopropagations-effekter nära isytan eller något helt annat, än ny fysik. - Framtiden heter PUEO
ANITA är pensionerad, men den planerade ballongplattformen PUEO (Payload for Ultrahigh-Energy Observations) får fler och känsligare antenner. Den kan inom några år avgöra om radiopulserna återkommer – och i så fall var de verkligen kommer ifrån.(Pennsylvania State University, Phys.org, Popular Mechanics)
Bakgrund – begrepp på enkel svenska
- Neutrino – en elektriskt neutral, nästan masslös partikel som sällan växelverkar med materia. En biljard neutriner passerar genom din tumme varje sekund utan att du märker det.
- Tau-neutrino / tau-lepton – en tung syskonpartikel till elektronen. När en tau-neutrino träffar is kan den bilda en tau, som snabbt sönderfaller och startar en kaskad av partiklar (luftdusch).
- Luftdusch (air shower) – ett regn av sekundära partiklar och fotoner som sprids när en kosmisk partikel kolliderar med atmosfären. Radiovågor från duschen kan fångas upp av antenner.
- EeV (exa-elektronvolt) – 10¹⁸ eV. Energin i ett myggbetts rörelse är cirka 10 keV; kosmiska strålar kan nå miljoner gånger mer.
Hur gjorde forskarna?
- Simulering – teamet räknade på både vanliga kosmiska strålar och uppåtgående duschar, inklusive hur ljuset sprids i atmosfären.
- Urval – data från 2004–2018 filtrerades för molnfria nätter och minst sex pixlar i varje bild. 7,6 miljoner händelser återstod.
- Diskriminering – ett sannolikhetsmått jämförde uppåt- mot nedåt-lösningar; bara händelser med zenitvinkel > 110 ° och högsta sannolikhet för uppåtgående behölls.
- Resultat – en enda kandidat, väntat bakgrund = 0,27 ± 0,12 händelser. Därmed sätts en övre gräns för en möjlig uppåtgående flux på 7,2 × 10⁻²¹ cm⁻² sr⁻¹ år⁻¹ (E⁻¹-spektrum).
Sammanfattning
Pierre Auger-observatoriet har granskat miljontals registreringar och inte funnit de uppåtgående luftduschar som behövs för att förklara ANITA:s märkliga radiopulser som tau-neutriner. Den nya fluxgränsen gör det mycket svårt att hålla liv i hypotesen om diffusa ultrahöga tau-neutriner. Fokus flyttas nu till andra, möjligen mer jordnära, förklaringar – och till det kommande PUEO-experimentet som snart lyfter över Antarktis.
Taggar
- Fysik – studien handlar om högenergetisk partikelfysik och kosmiska strålar.
- Rymden – källpartiklarna har sitt ursprung i kosmiska fenomen långt utanför jorden.
Extra taggar
Astropartikelfysik, Neutrinoforskning, Kosmisk strålning, Experimentell högenergifysik
Källor
- A. Abdul Halim et al., “Search for the Anomalous Events Detected by ANITA Using the Pierre Auger Observatory”, Phys. Rev. Lett. 134, 121003 (2025), DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.121003
- M. Naumova, “Strange radio pulses detected coming from ice in Antarctica”, Phys.org, 13 juni 2025
- A. Abdul Halim et al., arXiv:2502.04513 (förhandsversion av ovanstående studie) (arXiv)
- P. W. Gorham et al., “Observation of an unusual upward-going cosmic-ray-like event in ANITA-III”, arXiv:1803.05088 (arXiv)
- S. Romero-Wolf et al., “Comprehensive analysis of anomalous ANITA events”, Phys. Rev. D 100, 063011 (2019) (link.aps.org)
- C. B. Wissel (Penn State) intervju om PUEO-detektorn, juni 2025 (Pennsylvania State University, Phys.org)
