Naučnici su u ledenim oblastima Antartika u nekoliko navrata uspeli da registruju izuzetno čudne čestice čija priroda im je za sada potpuno nepoznata, a koje bi mogle potpuno da uzdrmaju sve postojeće zakone fizike.
Najpre su NASA stručnjaci još 2006. godine, a zatim i 2014. na Antartiku pomoću balona sa detektorom čestica (Antarctic Impulsive Transient Antenna, ANITA) uočili neobične signale. Vremenom su shvatili da se radi o visokoenergetskim česticama koje su se kretale pod uglom koji pokazuje da su nesmetano jurile kroz našu planetu.
Poslednja analiza tih čudnovatih čestica isključila je sva moguća objašnjenja njihove pojave standardnim modelom, to jest teorijom u fizici elementarnih čestica koja uspešno opisuje tri od četiri fundamentalne interakcije između elementarnih čestica od kojih se sastoji sva poznata materija – elektromagnetizam, jaka i slaba nuklearna interakcija.
Prema dosadašnjim saznanjima, novootkrivene čestice mogu se objasniti jedino izvan principa standardnog modela, što znači da je za njihovo razumevanje potrebna neka sasvim nova fizika.
Da li se radi o neutrinima?
Naučnici su najpre razmatrali ideju da se radi o neutrinima, vrlo neobičnim česticama bez električnog naboja minimalno utiču na materiju, odnosno, za koje se zna da bez problema prolaze kroz druge tvari. Međutim, nove čestice su otkrivene na vrlo visokim frekvencijama, te da se radi o neutrinima, oni bi pri takvim frekvencijama ipak reagovali sa česticama unutar Zemlje, a ne bi tako s lakoćom klizili kroz hiljade kilometara tla.
Pojedini naučnici smatraju da se možda ipak radi o visokoenergetskim neutrinima koji su došli iz svemira, možda iz neke daleke galaksije koja ih je pogurala i ubrzala na putu ka nama, prenosi RTS.
Zato je grupa naučnika odlučila da proveri ovu hipotezu, a posla su se prihvatili fizičar Aleks Picuto sa Univerziteta u Viskonsinu i njegov kolega koji koji radi u opservatoriji „IceCube Neutrino“, posebnom projektu na Antarktiku unutar koga se mogu otkriti široki spektri neutrina, uključujući i one nižih energija.
Takvi niskoenergetski neutrini bi trebalo da su iz istog izvora stigli na Zemlju i u isto vreme kao i visokoenergetski koje je registrovala ANITA, ukoliko je početna hipoteza tačna.
Istraživački tim je u januaru završio višegodišnje analize svih prikupljenih podataka tražeći dokaze o postojanju takvih signala, no nisu uspeli da otkriju nikakve tragove.
„Šta god da je uzrok tim česticama, bilo da je reč o novoj fizici ili nekom procesu koji nam je za sada nepoznat, ovo je izuzetno zanimljivo razdoblje“, kaže fizičar Stefan Soldner-Rembold sa Univerziteta u Mančesteru.
Dokaz supersimetrije
U naučnoj zajednici pojavile su se nove teorije o tome šta bi moge biti ove zagonetne čestice, ako zaista dovode u pitanje standardni model.
Astrofizičar Derek Foks sa Državnog univerziteta u Pensilvaniji smatra da se možda radi o „stau“ neutrinima, odnosno težem obliku „tau“ neutrina. Takav scenario bi odgovarao teoriji supersimetrije – teoriji da sve elementarne čestice imaju svoje mnogo masivnije supersimetrične partnere.
Osnovna pretpostavka teorije struna je da elektroni i kvarkovi u atomu nisu bezdimenzione čestice
Problem je u tome što drugi eksperimenti osmišljeni za otkrivanje supersimetričnih čestica, poput Velikog hadronskog sudarača čestica u Cernu nisu uspeli da uoče takve čestice.
Važna je SRT simetrija
Za naučnu disciplinu koja se bavi proučavanjem razdoblja neposredno posle velikog praska, veoma je važan pojam simertije, ideja da fizički zakoni opstaju uprkos nekoj transformaciji u fizičkom sistemu. Takve se transformacije nazivaju simetričnim i na primer, rezultati eksperimenata ne bi smeli da zavise od pozicije laboratorije ili o trenutku u vremenu u kome se izvode.
Ove simetrije se označavaju znacima – S je oznaka za promenu koja menja česticu antičesticom, a da pri tom ne utiče na njeno ponašanje. P označava simetriju transformacije pariteta, pri čemu se fizika u jednom scenariju ne razlikuje od one u odrazu, odnosno u prostornom odrazu. T predstavlja simetriju preokreta vremena, što znači da postupak izveden unazad u vremenu ne kriši nikakve fizičke zakone.
Poznato je samo nekoliko procesa u koje su uključene standardne čestice koje krše S, R ili T simetriju. No u svim slučajevima kao kompenzacija krše se i ostale dve simetrije, tako da u celini gledajući, nikada se ne narušava SRT simetrija, piše New Scientist, a prenosi RTS.
Nil Turk sa Instituta za teorijsku fiziku u Kanadi i njegovi saradnici Latam Bojl i Kiran Fin pokušali su još 2018. godine da otkriju kako bi izgledala SRT simetrija u prvim trenucima našeg svemira. Po njihovom proračunu u Velikom prasku je postojao strogo ograničen broj i vrsta čestica. Među njima se našla hipotetska čestica desnog neutrina koja je bila kandidat za tamnu materiju.
Kandidata za tamnu materiju ima dosta, međutim, ovaj desni neutrino imao je masu od 500 miliona milijardi elektrovolta, odnosno, ono što Turk u to vreme nije znao, istu masu kao čestice koje je zabeležio balon ANITA. Paralelni svemir
Ako je ova pretpostavka istinita i ako se u prvim trenucima stvaranja svemira održala SRT simetrija, onda je naš svemir sadržavao jednake količine materije i antimaterije. Ove dve tvari se međusobno ne podnose i kada bi se sudarile, odmah bi se uništile ostavljajući za sobom samo energiju.
S obzirom na to da u današnjem svemiru ima mnogo više materije nego antimaterije, mnogi kosmolozi smatraju da simetrija SRT nije u potopunosti postojala na početku stvaranja svemira.
Zato su se Turk i njegove kolege ponovo zapitali – kako to da uopšte postoji naš svemir? A odgovor izgleda opet leži u pomenutoj simetriji. Tako Turk pretpostavlja da su se tokom Velikog praska stvorila dva paralelna svemira, s tim da je većina završila u našem svemiru, a većina antimaterije u drugom, paralelnom svemiru.
U tom drugom svemiru sve bi trebalo da se odvija u suprotnom smeru, a zvezde ili planete bile bi sačinjene od antimaterije, a ne od materije. Što je još zanimljivije, ovaj bi se svemir vremenom vratio unazad ka Velikom prasku, a ne bi se širio od njega kao naš svemir. Potrebni su dodatni dokazi
Ideja o ovakvom paralelnom svemiru radakalan je pomak od važeće kosmologije, ali Turk veruje da će on i kolege uspeti da razreše sve poteškoće bez uvođenja još jedne nove čestice.
Ako je ANITA zaista uhvatila desni neutrino koji pretpostavlja teorija anti-svemira, onda bi morale da ga otkriju i druge neutrinske opservatorije.
S druge strane, teorijski fizičar Luj Ančordagi sa Univerziteta u Njujorku smatra da se visokoenergetski „tau“ neutrino može zameniti s „muon“ neutrinima niže energije, koji je uočen u „IceCube“ opservatoriji, što bi značilo da su na oba mesta otkriveni dokazi o postojanju paralelnog svemira.
