Najprije su Nasini stručnjaci još 2006. godine, a zatim i 2014. na Antartiku pomoću balona sa detektorom čestica 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 uspješno 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 da se objasne jedino izvan principa standardnog modela, što znači da je za njihovo razumijevanje potrebna neka sasvim nova fizika.

Da li se radi o neutrinima?

Naučnici su najprije 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 stvari. 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.

Zato je grupa naučnika odlučila da provjeri 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 da otkriju široki spektri neutrina, uključujući i one nižih energija.

Takvi niskoenergetski neutrini bi trebalo da su iz istog izvora stigli na Zemlju i u isto vrijeme 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 uspjeli da otkriju nikakve tragove.

„Šta god da je uzrok tim česticama, bilo da je riječ 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 mogle da budu 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 uspjeli 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 primjer, rezultati eksperimenata ne bi smjeli da zavise od pozicije laboratorije ili o trenutku u vremenu u kome se izvode.

Ove simetrije se označavaju znacima. S je oznaka za promjenu koja mijenja 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 dvije simetrije, tako da u cjelini gledajući, nikada se ne narušava SRT simetrija, piše New Scientist.

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 vrijeme nije znao, istu masu kao čestice koje je zabilježio 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 dvije stvari 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 smjeru, a zvijezde 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 vjeruje da će on i kolege da uspiju da razriješe 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 da zamijeni s „muon“ neutrinima niže energije, koji je uočen u "IceCube" opservatoriji, što bi značilo da su na oba mjesta otkriveni dokazi o postojanju paralelnog svemira.

 

Izvor: New Scientist