Ученые из обсерватории IceCube нашли доказательство существования стерильных нейтрино — элементарных частиц, которые выходят за пределы Стандартной модели. Исследование описано в статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal.
Нейтрино — нейтральные элементарные частицы, на которые приходится до половины состава космических лучей. Такие частицы постоянно бомбардируют Землю — каждую секунду через 2,5 кв. см человека проходит до 100 млрд нейтрино.
В 2015 году проект ANITA, совместная миссия ученых из НАСА и российского НИЯУ МИФИ, обнаружила три частицы, тау-нейтрино сверхвысоких энергий, которые значительно нарушали пределы Грайзена–Зацепина–Кузьмина. Этот предел предполагает существование нейтрино с энергией до восьми джоулей — при превышении этого предела, согласно Стандартной модели, нейтрино взаимодействует с микроволновым фоновым излучением Вселенной, формирует новые частицы и теряет энергию.
Исследователям из ANITA удалось обнаружить нейтрино, энергия которых превышала восемь джоулей — то есть превышала порог Грайзена–Зацепина–Кузьмина. Однако на эти частицы не подействовали законы, описываемые Стандартной моделью, и они смогли сохранить энергию.
Теперь исследователям из обсерватории IceCube удалось доказать, что тау-нейтрино, зафиксированные ANITA, имеют не космическое происхождение.
«Наш анализ исключил последнее возможное астрофизическое объяснение происхождения этих частиц, которое допускает Стандартная модель. Соответственно, если эти события действительно зафиксировали инструменты ANITA, а не были порождены ошибками наблюдений, они указывают на существование «новой физики»»
Алекс Пиццуто, ведущий автор исследования
Ранее IceCube зафиксировал вспышку нейтрино вместе с гравитационными волнами. Нейтринная лаборатория IceCube обнаружила вспышку нейтрино, которая исходит из той же точки, где гравитационные телескопы LIGO и VIRGO обнаружили всплеск гравитационных волн. Пучок этих нейтрино могло породить слияние черной дыры и нейтронной звезды.